Heterogeneities of Short-Period S-Waves Attenuation Field in the Kuril-Kamchatka Region and their Relation to Large and Great Earthquakes
- Authors: Kopnichev Y.F.1, Sokolova I.N.2
-
Affiliations:
- Shmidt Institute of Physics of the Earth RAS
- FRC Geophysical Survey RAS
- Issue: No 1 (2024)
- Pages: 22-35
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0203-0306/article/view/258176
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0203030624010034
- EDN: https://elibrary.ru/PZFVIN
- ID: 258176
Cite item
Abstract
We study characteristics of short-period shear wave attenuation field in the lithosphere to pick out areas of possible preparation for large and great shallow earthquakes. We have processed more than 360 seismograms of events with source depths of 0–33 km recorded by station PET from two areas limited by coordinates of 45.0˚–50.5˚ N and 54.0˚–56.5˚ N, respectively (for brevity, we will call the areas as the southern and the northern ones). Besides, for the purposes of comparison we have analyzed seismograms by station KGB that recorded earthquakes from the area located between 52˚ и 54˚ N. We used the method based on analysis of Sn and Pn maximum amplitude ratio. We find that attenuation in the lithosphere of the northern area is generally much higher than in the southern one. At the same time attenuation in both areas is weaker than in the region of north-eastern Japan. Relatively lower attenuation corresponds to rupture zones of the great earthquakes of 1952 (Mw = 9.0) and 1963 (Mw = 8.6) occurred in the southern area more than 50 years ago. Higher attenuation is observed in the rupture zones of the recent events dated 1997 (Mw = 7.8), 2006 (Mw = 8.3) and 2018 (Mw = 7.3). The obtained data are in agreement with earlier conclusions stating that typical large subduction type earthquakes occur in the areas characterized by higher fluid content in the uppermost mantle; and large and great earthquakes are followed by deep fluids ascent during a few decades, which leads to attenuation decrease in the uppermost mantle. We also pick out the high attenuation zones where no large and great earthquakes (Mw ≥7.8) have occurred for quite a long time. We suggest that active processes of preparation for large earthquakes can be observed in these zones (first of all in the area of the Avacha Bay and to the east of it).
Keywords
Full Text
About the authors
Yu. F. Kopnichev
Shmidt Institute of Physics of the Earth RAS
Author for correspondence.
Email: yufk777@mail.ru
Russian Federation, Bolshaya Gruzinskaya str., 10, bld. 1, Moscow, 123242
I. N. Sokolova
FRC Geophysical Survey RAS
Email: SokolovaIN@gsras.ru
Russian Federation, Obninsk, Kaluga region, 249035
References
- Апродов В.А. Вулканы. М.: Мысль, 1982. 367 с.
- Аптикаева О.И., Арефьев С.С., Кветинский С.И., Копничев Ю.Ф., Мишаткин В.И. Неоднородности литосферы в очаговой зоне Рачинского землетрясения 1991 г. // Докл. РАН. 1995. Т. 344. № 4. С. 533–538.
- Ваньян Л.Л., Хайндман Р.Д. О природе электропроводности консолидированной коры // Физика Земли. 1996. № 4. С. 5‒11.
- Земная кора и верхняя мантия Тянь-Шаня в связи с геодинамикой и сейсмичностью / Ред. А.Б. Бакиров. Бишкек: Илим, 2006. 115 с.
- Каазик П.Б., Копничев Ю.Ф., Нерсесов И.Л., Рахматуллин М.Х. Анализ тонкой структуры короткопериодных сейсмических полей по группе станций // Физика Земли. 1990. № 4. С. 38–49.
- Каазик П.Б., Копничев Ю.Ф. Численное моделирование группы Sn и коды в неоднородной по скорости и поглощению среде // Вулканология и сейсмология. 1990. № 6. С. 74–87.
- Каракин А.В., Лобковский Л.И. Гидродинамика и структура двухфазной астеносферы // Докл. АН СССР. 1983. Т. 268. № 2. С. 324–329.
- Копничев Ю.Ф. Короткопериодные сейсмические волновые поля. М.: Наука, 1985. 176 с.
- Копничев Ю.Ф., Аракелян А.Р. О природе короткопериодных сейсмических полей на расстояниях до 3000 км // Вулканология и сейсмология. 1988. № 4. С. 77–92.
- Копничев Ю.Ф. Пространственно-временные вариации поля поглощения S-волн в очаговых зонах сильных землетрясений Тянь-Шаня// Физика Земли. 2003. № 5. C. 73–86.
- Копничев Ю.Ф., Гордиенко Д.Д., Соколова И.Н.// Пространственно-временные вариации поля поглощения поперечных волн в верхней мантии сейсмически активных и слабосейсмичных районов // Вулканология и сейсмология. 2009. № 1. С. 49–64.
- Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. О корреляции характеристик сейсмичности и поля поглощения S-волн в районах кольцевых структур, формирующихся перед сильными землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2010. № 6. С. 34–51.
- Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн в районе очага землетрясения Мауле (Чили, 27.02.2010, Mw = 8.8) и их связь с сейсмичностью и вулканизмом // Геофизические исследования. 2011. Т. 12. № 3. С. 22–32.
- Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности, формирующиеся перед сильными и сильнейшими землетрясениями на западе и востоке Тихого океана // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 17. № 1. С. 109–124. https://doi.org/10.21455/GPB2018.1-5
- Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Характеристики поля поглощения короткопериодных S-волн в очаговой зоне сильнейшего землетрясения Тохоку 11.03.2011 г. (MW = 9.0) // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18. № 2. С. 16–27. https://doi.org/10.21455/GPB2019.2-2
- Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Характеристики поля поглощения короткопериодных S-волн в литосфере Туркмении и северо-восточного Ирана и их связь с сейсмичностью // Сейсмические приборы. 2020. Т. 56. № 1. С. 39–46.
- Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн в литосфере юго-западной Японии // Геофизические процессы и биосфера. 2021. Т. 20. № 4. С. 56–66.
- Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности в районе Юго-Западной Аляски: оправдавшийся прогноз места и магнитуды Чигникского землетрясения 29.07.2021 г. (Mw = 8.2) // Геофизические процессы и биосфера. 2022. Т. 21. № 1. С. 80–91.
- Федотов С.А., Соломатин А.В., Чернышев С.Д. Долгосрочный сейсмический прогноз для Курило-Камчатской дуги на 2006‒2011 гг. и успешный прогноз Средне-Курильского землетрясения // Вулканология и сейсмология. 2007. № 3. С. 3–25.
- Al-Damegh K., Sandvol E., Al-Lazki A., Barazangi M. Regional seismic wave propagation (Lg and Sn) and Pn attenuation in the Arabian Plate and surrounding regions // Geophys. J. Int. 2004. V. 157. № 2. P. 775‒795.
- Bürgmann R., Kogan M., Steblov M., Hilley G., Levin V., Apel E. Interseismic coupling and asperity distribution along the Kamchatka subduction zone // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. B07405.
- Gold T., Soter S. Fluid ascent through the solid lithosphere and its relation to earthquakes // Pure Appl. Geophys. 1984/1985. V. 122. P. 492–530.
- Husen S., Kissling E. Postseismic fluid flow after the large subduction earthquake of Antofagasta, Chile // Geology. 2001. V. 29. № 9. P. 847–850.
- Luydendyk B. Oceanic crust // Encyclopedia Britannica. 2022.
- MacInnes B., Weiss R., Bourgeois J., Pinegina T. Slip distribution of the 1952 Kamchatka great earthquake based on near-field tsunami deposits and historical record // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2010. V. 100. № 4. P. 1695–1709.
- Molnar P., Oliver J. Lateral variations of attenuation in the upper mantle and discontinuities in the lithosphere // J. Geophys. Res. 1969. V. 74. P. 2648–2682.
- Müller R., Sdrolias M., Gaina C., Roest W. Age, spreading rates and spreading symmetry of the world’s ocean crustМ// Geochem. Geophys. Geosyst. 2008. V. 9. Iss. 4. Art. Q04006. https://doi.org/10.1029/2007GC001743
- Ogawa R., Heki K. Slow postseismic recovery of geoid depression formed by the 2004 Sumatra-Andaman earthquake by mantle water diffusion // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. Iss. 6. Art. L06313. https://doi.org/ 10.1029/2007GL029340
- Wada I., Wang K., He J., Hyndman R. Weakening of the subducting interface and its effects on surface heat flow, slab dehydration and mantle wedge serpentinization // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. B04402. DOL: 10.1029/ 2007JN005190
- Yamasaki T., Seno T. Double seismic zone and dehydration embrittlement of the subducting slab // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. № B4. DOI: 10/1029/2002JB001918