№ 5 (2024)

В статье представлены результаты анализа пространственной кластеризации эпицентров сейсмических событий на северо-западе Тихого океана, при использовании алгоритма топологической фильтрации (алгоритм DPS). Данные о мелкофокусных землетрясениях, зарегистрированных сейсмической сетью Камчатского филиала Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН” в период с 1963 по 2022 гг., позволили выявить стабильные области группировки эпицентров. Эти области ассоциируются с Северным и Южным сегментами Курило-Камчатской сейсмофокальной зоны и не зависят от времени регистрации землетрясений. Определено характерное значение радиуса кластеризации – 42–44 км для Курило-Камчатской сейсмофокальной зоны. Анализ подтвердил уникальный характер сейсмического режима на территории Командорского участка Алеутской дуги, отличающийся от Северного и Южного сегментов.

В работе строится модель сейсмического режима для Восточного сектора Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ) на основе недавно сформированного наиболее полного интегрального каталога землетрясений региона с однородной магнитудной шкалой за период 1982–2020 гг. Параметры модели рассчитываются по новому высококонтрастному “методу среднего положения” (МСП), в котором значения определяются в кругах значительного радиуса, но приписываются среднему положению эпицентров. С помощью количественного метода верификации, L-теста, основанного на функции правдоподобия, продемонстрировано, что модель хорошо соответствует исходным данным. Восстановленное по модели магнитудно-частотное распределение хорошо соответствует наблюдаемому как по наклону, так и по числу землетрясений. Эпицентры сильнейших землетрясений  как за период 1982–2020 гг., так и за период с 1900 по 1981 гг. по каталогу Кондорской–Шебалина приурочены к местам больших значений ожидаемой повторяемости таких землетрясений, рассчитанной по модели.

Закон Гутенберга–Рихтера устанавливает лог-линейное соотношение между количеством землетрясений, которые произошли в некотором пространственно-временном объеме и их магнитудой. Это свойство подобия предположительно отражает фрактальную структуру системы разломов, в которой формируются очаги землетрясений. В задачах оценки сейсмической опасности и риска закон Гутенберга–Рихтера играет ключевую роль. Он позволяет оценивать средний период повторяемости сильных землетрясений по частоте повторения более слабых. Из-за того, что сильнейшие землетрясения происходят редко, с интервалом в несколько сот и более лет, прямая оценка их повторяемости невозможна. По косвенным геологическим и палеосейсмическим оценкам часто кажется, что сильные землетрясения на отдельных разломах происходят чаще, чем ожидается в соответствии с законом Гутенберга–Рихтера. Такие оценки лежат в основе гипотезы, так называемых, характеристических землетрясений. Часто эта гипотеза дополнительно подтверждается видом магнитудно-частотных распределений для отдельных разломов, построенных по данным современных каталогов землетрясений. Вместе с тем, важным фактором, влияющим на вид магнитудно-частотного распределения, является выбор пространственной области, в которой строится это распределение. В данной работе исследуется влияние этого фактора и определяются условия, при которых закон Гутенберга–Рихтера применим для оценки повторяемости сильных землетрясений.

Выполненные ранее численные исследования влияния солнечных вспышек класса Х на сейсмическую активность показали, что поглощение рентгеновского излучения солнечной вспышки в ионосфере может вызвать пульсации геомагнитного поля до 100 нТ и соответствующую генерацию теллурических токов в разломах земной коры с плотностью до 10^–6 А/м², которая сопоставима с плотностью тока, создаваемого в земной коре искусственными импульсными источниками и приводящего к инициированию слабых землетрясений на Памире и Северном Тянь-Шане. Для проверки данных численных результатов проведен анализ возможного воздействия 50 сильнейших вспышек класса X (1997–2023 гг.) как на глобальную сейсмическую активность, так и на зоны подготовки землетрясений, расположенные только на освещенной части земного шара. Методом наложения эпох установлено повышение количества землетрясений с М ≥ 4.5 в течение 10 суток после солнечной вспышки, особенно в области с радиусом 5000 км вокруг подсолнечной точки (до 68% при классе вспышки >X5), по сравнению с аналогичным периодом до нее. Анализ афтершоковой активности сильного Суматра-Андаманского землетрясения (M = 9.1, 26.12.2004 г.) показал, что количество афтершоков с магнитудой M ≥ 2.5 возросло более чем в 17 раз после солнечной вспышки класса X10.1 (20.01.2005 г.) с задержкой 7–8 суток. Кроме того показано, что солнечные вспышки класса Х2.3 и M3.64, произошедшие после Дарфилдского землетрясения (M = 7.1, 03.09.2010 г., Новая Зеландия), в области подсолнечных точек которых находилась афтершоковая зона, вероятно, вызвали три сильных афтершока (M6.3, М5.2 и M5.9) с одной и той же задержкой 6 суток на разломе Port Hills, который является наиболее чувствительным к внешнему электромагнитному воздействию с точки зрения его электропроводности и ориентации. С учетом концепции прогноза землетрясений на основе триггерных воздействий, предложенной Г.А. Соболевым, обсуждается возможность использования полученных результатов для краткосрочного прогноза в качестве дополнительной информации наряду с известными предвестниками.

Предложен новый вероятностный подход к задаче оценки региональной максимальной возможной магнитуды и некоторых параметров сейсмического воздействия. Изложена методика его применения, основанная на рассмотрении максимальной магнитуды в будущем интервале времени Т как случайной величины и использовании в качестве региональной максимальной магнитуды ее квантиля с заданным уровнем доверия.

Рассматривается вопрос возникновения сейсмичности, индуцированной закачкой флюида в недра. Представлена модель вложенных трещин, позволяющая моделировать процесс фильтрации флюида в породе, содержащей трещины или разломы, с учетом изменения фильтрационных свойств последних в процессе изменения порового давления. Процесс деформации разлома описывается с использованием метода разрывных смещений. Модель применяется для анализа влияния закачки флюида в непосредственной близости от разлома на его последующую деформацию. Исследуется переход подвижек разлома от асейсмических к сейсмическим при изменении параметров закона трения или параметров закачки флюида. Найдены условия, при которых в рамках предложенной модели возможно возникновение сейсмических подвижек.

В статье представлены обобщающие результаты средне- и долгосрочного прогноза землетрясений с К ≥ 13 (М ≥ 5.0) в Байкальской рифтовой зоне. Они были получены за последние годы при совместном использовании геоинформационной системы “Prediction” и разработанной двухстадийной феноменологической модели для периодов предшоковой подготовки землетрясений. Данная модель создана на основе анализа сейсмологических сведений о подготовке произошедших наиболее опасных местных землетрясений в Байкальской рифтовой зоне. Она согласовывается с результатами, полученными при изучении сейсмических режимов подготовки ледовых ударов на ледяном покрове озера Байкала и при проведении натурных экспериментов на участках разломов с целью выяснения физико-механических условий возникновения источников генерации волновых колебаний сейсмического диапазона.

В работе приведен пример практического использования полученных результатов прогноза землетрясений, а также способы уточнения оценок сейсмической опасности по отношению к инфраструктуре в г. Ангарске, удаленном на 100 км от сейсмоопасного Главного Саянского разлома, в зоне которого при анализе сейсмического режима выявлен “запертый” сегмент с сейсмической брешью. В соответствии с ее линейными размерами при протяженности 60 км по двум взятым уравнениям соотношений L/M были рассчитаны оценки энергетического потенциала, максимальные значения которых соответствуют значениям М_mах = 7.1 и 7.8. Показано, что использование полученных результатов прогноза землетрясений способствует уточнению уровня сейсмической опасности на ближайшие временные интервалы ожидания землетрясений с разными значениями М_mах. Рассмотрен пример оценки современной сейсмической опасности с использованием среднесрочного прогноза для инфраструктуры г. Ангарска при возможных сейсмических сотрясениях со стороны юго-восточного участка зоны Главного Саянского разлома на ближайшие 10 и 50 лет. При сравнении с картой ОСР-16 показано, что проведенные расчеты указывают на относительно более низкий уровень сейсмической опасности для г. Ангарска на период ожидания 10 и 50 лет.

В работе представлено описание базы механизмов очагов землетрясений Восточной Арктики, составленной нами по данным мировых сейсмологических агентств и литературным источникам. В базу вошло 595 решений фокальных механизмов для 273 сейсмических событий с M = 2.1–7.6, произошедших в 1927–2022 гг. Для большинства событий приведены сведения о глубине очага, скалярном сейсмическом моменте и моментной магнитуде. Помимо самих очаговых параметров, в базу вошла информация о качестве приводимых решений, что во многих случаях облегчает их сопоставление. Для удобства пользователей база имеет графический интерфейс, позволяющий осуществлять поиск по различным атрибутам (координатам, времени, значениям магнитуды и глубины). Собранная нами база существенно превышает по объему информации все имеющиеся на текущий момент времени аналоги. Она может использоваться для проведения сейсмотектонического анализа, расчетов напряженно-деформированного состояния литосферы, оценки сейсмической опасности для всей Восточной Арктики или отдельных ее регионов. Применение базы для сопоставления различных решений фокальных механизмов и сейсмотектонического анализа проиллюстрировано в статье на примере сейсмических событий, произошедших в Оленекском заливе моря Лаптевых и на прилегающих к нему территориях. Предполагается, что в дальнейшем база будет пополняться авторами каждые пять лет.