Постсейсмические процессы в области землетрясения Чигник на Аляске 29.07.2021 г. Часть I: результаты моделирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе выполнен анализ постсейсмических процессов, происходивших в области землетрясения Чигник Mw = 8.2, произошедшего 29.07.2021 г. С использованием ранее построенной модели поверхности сейсмического разрыва [Конвисар и др., 2023] выполнено моделирование процесса вязкоупругой релаксации, результаты которого показали, что при понижении в расчетах вязкости астеносферы до 1018 Па ‧ с скорости смещений можно приблизить к зарегистрированным на береговых пунктах GPS. Но смещения на островах, близких к очаговой области землетрясения, значительно отличаются не только по величине, но и по направлению. В то же время, построенная модель постсейсмического крипа хорошо согласуется с данными о смещениях на пунктах GPS и с картой смещений в направлении на спутник, построенной по данным спутниковой радарной съемки, выполненной с нисходящей орбиты спутника Сентинель-1A. В работе также выполнен анализ временных вариаций гравитационного поля в области землетрясения. Полученная косейсмическая аномалия согласуется с аномалией, рассчитанной по модели поверхности разрыва. Выделить постсейсмическую аномалию пока не удается из-за недостаточно длинной серии гравитационных моделей после землетрясения. Анализ постсейсмических процессов продолжен во второй части этой работы [Смирнов и др., 2024], в которой выполнен сравнительный анализ эволюции во времени постсейсмических смещений различных пунктов GPS и афтершоковой активности, что позволяет сделать заключения о криповой природе постсейсмических процессов в очаговой области землетрясения Чигник.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. М. Конвисар

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexkonvisar@gmail.com

физический факультет

Россия, Москва; Москва

В. О. Михайлов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alexkonvisar@gmail.com
Россия, Москва

В. Б. Смирнов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alexkonvisar@gmail.com

физический факультет 

Россия, Москва; Москва

Е. П. Тимошкина

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: alexkonvisar@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Конвисар А.М., Михайлов В.А., Волкова М.С., Смирнов В.Б. Модель поверхности сейсмического разрыва землетрясения “Чигник” (Аляска, США) 29.07.2021 г. по данным спутниковой радарной интерферометрии и ГНСС // Вулканология и сейсмология. 2023. № 5. С. 74–83. https://doi.org/10.31857/S0203030623700256
  2. Михайлов В.О., Диаман М., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А. Оценка относительной роли постсейсмического крипа и вязкоупругой релаксации после Симуширского землетрясения 15.11.2006 г. с использованием данных спутниковой геодезии и гравиметрии // Вестник МГУ. Сер. Физика и астрономия. 2018. № 5. С. 84–89.
  3. Михайлов В.О., Пане И., Хаен М., Тимошкина Е.П., Бонвало С., Ляховский В., Диаман М., Девирон О. Сравнительный анализ временных вариаций глобального гравитационного поля по данным спутников Грейс в областях трех недавних гигантских землетрясений // Физика Земли. 2014. № 2. С. 29–40.
  4. Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Смирнов В.Б., Хайретдинов С.А., Дмитриев П.Н. К вопросу о природе постсейсмических деформационных процессов в районе землетрясения Мауле, Чили, 27.02.2010 г. // Физика Земли. 2020. № 6. С. 38–47.https://doi.org/10.31857/S0002333720060046
  5. Смирнов В.Б., Михайлов В.О., Конвисар А.М. Постсейсмические процессы в области землетрясения Чигник на Аляске 29.07.2021. Часть II: развитие смещений во времени и связь с афтершоковой активностью // Физика Земли. 2024. № 4. С. 35–49.
  6. Ali S.T., Freed A.M. Contemporary deformation and stressing rates in Southern Alaska // Geophys. J. Int. 2010. V. 183. P. 557–571. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04784.x
  7. Argus D.F., Gordon R.G., DeMets C. Geologically current motion of 56 plates relative to the no-net-rotation reference frame // Geochem. Geophys. Geosyst. 2011. V. 12. P. 1–13.https://doi.org/10.1029/2011GC003751
  8. Cross R.S., Freymueller J.T. Evidence for and implications of a Bering plate based on geodetic measurements from the Aleutians and western Alaska // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. 1–19. https://doi.org/10.1029/2007JB005136
  9. Davies J., Sykes L., House L., Jacob K. Shumagin seismic gap, Alaska Peninsula: History of great earthquakes, tectonic setting, and evidence for high seismic potential // J. Geophys. Res. 1981. V. 86. P. 3821‒3855. https://doi.org/10.1029/JB086iB05p03821
  10. De Viron O., Panet I., Mikhailov V., Van Camp M., Diament M. Retrieving earthquake signature in grace gravity solutions // Geophys. J. Int. 2008. V. 174. P. 14–20. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2008.03807.x
  11. Diament M., Mikhailov V., Timoshkina E. Joint inversion of GPS and high-resolution GRACE gravity data for the 2012 Wharton basin earthquakes // J. Geodyn. 2020. V. 136. Article ID 101722. https://doi.org/10.1016/j.jog.2020.101722
  12. Drooff C., Freymueller J.T. New constraints on slip deficit on the Aleutian megathrust and Inflation at Mt. Veniaminof, Alaska from repeat GPS measurements // Geophys. Res. Lett. 2021. V. 48. P. 1–12. https://doi.org/10.1029/2020GL091787
  13. Elliott J.L., Grapenthin R., Parameswaran R. M., Xiao Z., Freymueller J.T., Fusso L. Cascading rupture of a megathrust // Sci. Adv. 2022. V. 8. P. 1–10.https://doi.org/10.1126/sciadv.abm4131
  14. Freymueller J.T., Woodard H., Cohen S.C., Cross R., Elliott J., Larsen C.F., et al. Active deformation processes in Alaska, based on 15 years of GPS measurements / J.T. Freymueller, P.J. Haeussler, R.L. Wesson, G. Ekström (eds.). Active tectonics and seismic potential of Alaska. AGU. 2008. P. 1–42. https://doi.org/10.1029/179GM02
  15. Han S., Sauber J., Pollitz F. Postseismic gravity change after the 2006–2007 great earthquake doublet and constraints on the asthenosphere structure in the central Kuril Is-land // Geophys. Res. Lett. 2016. V. 43. P. 3169–3177. https://doi.org/10.1002/2016GL068167
  16. Hayes G.P., Moore G.L., Portner D.E., Hearne M., Flamme H., Furtney M., Smoczyk G.M. Slab2, a comprehensive subduction zone geometry model // Science. 2018. V. 362(6410). P. 58–61. http://doi.org/10.1126/science.aat4723
  17. Hsu Y.-J., Simons M., Avouac J.-P., Galetzka J., Sieh K., Chlieh M., Natawidjaja D., Prawirodirdjo L., Bock Y. Frictional afterslip following the 2005 Nias-Simeulue earthquake, Sumatra // Science. 2006. V. 312(5782). P. 1921–1926.https://doi.org/10.1126/science.1126960
  18. Kogan M.G., Vasilenko N.F., Frolov D.I., Frymueller J.T. Rapid postseismic relaxation after the great 2006–2007 Kuril earthquakes from GPS observations in 2007–2011 // J. Geophys. Res. 2013. V. 118. P. 3691–3706. https://doi.org/10.1002/jgrb.50245.
  19. Li S., Freymueller J.T. Spatial variation of slip behavior beneath the Alaska Peninsula along Alaska‐Aleutian subduction zone // Geophys. Res. Lett. 2018. V. 45. P. 3453–3460.https://doi.org/ 10.1002/2017GL076761
  20. Liu C., Lay T., Xiong X. The 29 July 2021 Mw 8.2 Chignik, Alaska Peninsula earthquake rupture inferred from seismic and geodetic observations: Re-rupture of the western 2/3 of the 1938 rupture zone // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49. № 4. P. 1–9. https://doi.org/10.1029/2021JB023676
  21. Mikhailov V., Tikhotsky S., Diament M., Panet I., Ballu V. Can tectonic processes be recovered from new gravity satellite data? // EPSL. 2004. V. 228. P. 281–297. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2004.09.035
  22. Ozawa S., Nishimura T., Munekane H., Suito H., Kobayashi T., Tobita M., Imakiire T. Preceding, coseismic, and postseismic slips of the 2011 Tohoku earthquake Japan // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B07404. https://doi.org/10.1029/2011JB009120
  23. Perfettini H., Tavera, H., Kositsky A., Nocquet J.M., Bondoux F., Chlieh M., Sladen A., Audin L., Farber D., Soler P. Seismic and aseismic slip on the Central Peru megathrust // Nature. 2010. V. 465(7294). P. 78–81. https://doi.org/10.1038/nature09062
  24. Pollitz F.F. Coseismic deformation from earthquake faulting on a layered spherical Earth // Geophys. J. Int. 1996. V. 125. P. 1–14. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1996.tb06530.x
  25. Pollitz F.F. Gravitational-viscoelastic postseismic relaxation on a layered spherical Earth // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 17921–17941. https://doi.org/10.1029/97JB01277
  26. Pollitz F.F. Postseismic relaxation theory on the spherical Earth // Bull. Seismol. Soc. Am. 1992. V. 82. P. 422–453.
  27. Pritchard M.E., Simons M. An aseismic slip pulse in northern Chile and along-strike variations in seismogenic behavior // J. Geophys. Res. 2006. V. 111(B8). B08405.https://doi.org/10.1029/2006JB004258
  28. Suito H., Freymueller J.T. A viscoelastic and afterslip postseismic deformation model for the 1964 Alaska earthquake // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. P. 1–23.https://doi.org/10.1029/2008JB005954
  29. Vigny C., Socquet A., Peyrat S., Ruegg J.C., Métois M., Madariaga R., Morvan S., Lancieri M., Lacassin R., Campos J., Carrizo D. et al. The 2010 Mw 8.8 Maule megathrust earthquake of central Chile, monitored by GPS // Science. 2011. V. 332(6036). P. 1417–1421. https://doi.org/10.1126/science.1204132
  30. Ye L., Bai Y., Si D., Lay T., Cheung K.F., Kanamori H. Rupture model for the 29 July 2021 Mw 8.2 Chignik, Alaska earthquake constrained by seismic, geodetic, and tsunami observations // J. Geophys. Res. 2022. V. 127. P. 1–42.https://doi.org/10.1029/2021JB023676
  31. Ye L., Lay T., Kanamori H., Yamazaki Y., Cheung K.F. The 22 July 2020 Mw 7.8 Shumagin seismic gap earthquake: partial rupture of a weakly coupled megathrust // Earth Planet. Sci. Lett. 2021. V. 562. P. 1–12. https://doi.org/10.1016/J.EPSL.2021.116879

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Область землетрясения Чигник, Аляска, 29.07.2021 г. Красным прямоугольником обозначена геометрия поверхности разрыва [Конвисар и др., 2023]. Эпицентр землетрясения (красная звезда) дан по данным USGS. Заштрихованные области показывают зоны афтершоков прошлых сильных землетрясений на границе плит [Davies et al., 1981; Liu et al., 2022]. Красная линия с зубцами – положение оси океанического желоба.

Скачать (411KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Элементы модели поверхности сейсмического разрыва землетрясения Чигник. Стереографическая проекция нодальных плоскостей землетрясения дана по данным USGS. Голубые стрелки – смещения на поверхности разрыва, максимум которых равен 5.7 м. Верхняя грань поверхности разрыва показана красной линией. Верхние кромки каждого ряда элементов находятся на глубинах 10.0, 15.1, 20.2, 25.3, 30.3, 35.4 км.

Скачать (233KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Суммарное изменение линейного тренда в гравитационном поле, рассчитанное по моделям спутников GRACE-FO, за период до землетрясения Чигник, с октября 2018 г. до июня 2021 г. Прямоугольником показана проекция на земную поверхность модели сейсмического разрыва [Конвисар и др., 2023]. Выделяется крупная отрицательная аномалия, связанная с таянием ледника, и сопряженные положительные аномалии, возникающие из-за малого числа сферических гармоник в ежемесячных гравитационных моделях спутников GRACE-FO.

Скачать (216KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Косейсмическая гравитационная аномалия. Цветом показана теоретическая аномалия, рассчитанная по модели поверхности разрыва. Изолинии – аномалия в очаговой области, полученная по разности линейных трендов до и после землетрясения.

Скачать (257KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Временные ряды изменения гравитационного поля в точке максимума (справа) и минимума (слева) косейсмической аномалии, рассчитанной по моделям спутников GRACE-FO (показана изолиниями на рис. 4). Синим цветом показаны временные ряды, красным – линейные тренды.

Скачать (224KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Горизонтальные смещения пунктов GPS в результате процесса постсейсмической вязкоупругой релаксации, рассчитанные по построенной нами модели поверхности разрыва землетрясения Чигник. В качестве реологической модели среды принята модель Максвелла с вязкостью астеносферы 1018 Па ‧ с. Красные стрелки – модельные смещения к 2023 г. Черные стрелки – реальные смещения на пунктах GPS за тот же период. Прямоугольниками показана геометрия поверхности косейсмического разрыва.

Скачать (240KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Распределение афтершоков и область, выбранная для моделирования постсейсмического крипа (черные прямоугольники). Изолиниями показана глубина поверхности погружающейся плиты по модели Slab2 [Hayes et al., 2018]. Цветом показана глубина сейсмических событий в км.

Скачать (200KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Модель постсейсмического крипа в области землетрясения Чигник за период с 29.07.2021 г. по 15.09.2021 г. Совмещенные стрелки – горизонтальные смещения на пунктах GPS: красные – расчетные, черные – измеренные. Желтые стрелки – смещения на соответствующем элементе поверхности крипа. Цветная карта – поле смещений земной поверхности в направлении на спутник по данным радарной интерферометрии. Изолинии – расчетные смещения, также в направлении на спутник. Голубые стрелки указывают направление полета (азимут) и направление распространения радарного сигнала (дальность).

Скачать (283KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Модель постсейсмических смещений в области землетрясения Чигник, построенная по данным о смещениях пунктов GPS за период с 29.07.2021 г. по 31.12.2021 г. Совмещенные стрелки – горизонтальные смещения на пунктах GPS: красные – расчетные, черные – измеренные. Прямоугольники показывают модель области постсейсмического крипа, желтые стрелки в середине прямоугольников – направления смещений на соответствующих элементах.

Скачать (246KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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».