Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн в районах Курил и Камчатки и их связь с сильными и сильнейшими землетрясениями

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Для выделения областей, в которых могут готовиться неглубокие сильные землетрясения, рассматриваются характеристики поля поглощения короткопериодных поперечных волн в литосфере. Обработано более 360 записей землетрясений с глубинами 0–33 км, полученных станцией PET из двух районов, ограниченных координатами 45.0˚–50.5˚ N и 54.0˚–56.5˚ N (для краткости будем называть их соответственно южным и северным). Кроме того, для сравнения обработаны записи землетрясений, полученные станцией KGB из области, расположенной между 52˚ и 54˚ N. Использован метод, основанный на анализе отношения максимальных амплитуд волн Sn и Pn. Установлено, что в целом поглощение в литосфере северного района гораздо сильнее, чем для южного. В то же время в обоих районах поглощение слабее, чем в районе северо-восточной Японии. Относительно пониженное поглощение соответствует очаговым зонам сильнейших землетрясений 1952 г. (Mw = 9.0) и 1963 г. (Mw = 8.6), произошедших в южном районе не менее 60 лет назад, и в то же время повышенное – зонам недавних событий 1997 г. (Mw = 7.8), 2006 г. (Mw = 8.3) и 2018 г. (Mw = 7.3). Полученные данные согласуются со сделанными ранее выводами о том, что типичные сильные землетрясения в зонах субдукции происходят в областях, характеризующихся повышенным содержанием флюидов в верхах мантии. После сильных и сильнейших землетрясений в течение нескольких десятков лет происходит подъем глубинных флюидов, что приводит к уменьшению поглощения в верхах мантии. Выделены зоны высокого поглощения, в которых достаточно давно не было сильных землетрясений с Mw ≥7.7. Предполагается, что в этих зонах (в первую очередь в области Авачинского залива и к востоку от него) идут активные процессы подготовки сильных землетрясений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. Ф. Копничев

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: yufk777@mail.ru
Россия, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, 123242

И. Н. Соколова

ФИЦ Единая геофизическая служба РАН

Email: SokolovaIN@gsras.ru
Россия, Обнинск, Калужская область, 249035

Список литературы

  1. Апродов В.А. Вулканы. М.: Мысль, 1982. 367 с.
  2. 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.
  3. Ваньян Л.Л., Хайндман Р.Д. О природе электропроводности консолидированной коры // Физика Земли. 1996. № 4. С. 5‒11.
  4. Земная кора и верхняя мантия Тянь-Шаня в связи с геодинамикой и сейсмичностью / Ред. А.Б. Бакиров. Бишкек: Илим, 2006. 115 с.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Каракин А.В., Лобковский Л.И. Гидродинамика и структура двухфазной астеносферы // Докл. АН СССР. 1983. Т. 268. № 2. С. 324–329.
  8. Копничев Ю.Ф. Короткопериодные сейсмические волновые поля. М.: Наука, 1985. 176 с.
  9. Копничев Ю.Ф., Аракелян А.Р. О природе короткопериодных сейсмических полей на расстояниях до 3000 км // Вулканология и сейсмология. 1988. № 4. С. 77–92.
  10. Копничев Ю.Ф. Пространственно-временные вариации поля поглощения S-волн в очаговых зонах сильных землетрясений Тянь-Шаня// Физика Земли. 2003. № 5. C. 73–86.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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
  15. 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
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. Husen S., Kissling E. Postseismic fluid flow after the large subduction earthquake of Antofagasta, Chile // Geology. 2001. V. 29. № 9. P. 847–850.
  24. Luydendyk B. Oceanic crust // Encyclopedia Britannica. 2022.
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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
  28. 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
  29. 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
  30. 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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Карта района исследований. 1 – очаговые зоны сильнейших неглубоких землетрясений (Mw ≥7.8); 2 – эпицентры сильных землетрясений (Mw = 7.2‒7.7); 3, 4 ‒ эпицентры cильнейших глубоких (h >70 км) землетрясений (указаны годы всех событий); 5 – сейсмические станции; 6 – глубоководный желоб.

3. Рис. 2. Примеры сейсмограмм землетрясений, полученных станцией PET. а – верхняя трасса – событие из очаговой зоны землетрясения 1997 г. (Mw = 7.8). 13.11.1995, 55.03˚ N, 161.94˚ Е, h = 33 км, Δ = 311 км, нижняя трасса – событие из очаговой зоны землетрясения 1952 г. (Mw = 9.0). 22.04.2013, 50.06˚ N, 157.51˚ Е, h = 18 км, Δ = 339 км; б – верхняя трасса – событие из очаговой зоны землетрясения 1997 г. 03.02.2004, 55.35˚ N, 162.96˚ Е, h = 4 км, Δ = 382 км, нижняя трасса – событие из очаговой зоны землетрясения 1952 г. 11.12.1993, 49.73˚ N, 157.25˚Е, h = 31 км, Δ = 379 км; в – верхняя трасса – афтершок землетрясения 2006 г. (Mw = 8.3). 15.11.2006, 46.72˚ N, 153.30˚ Е, h = 10 км, Δ = 800 км, нижняя трасса – событие из очаговой зоны землетрясения 1963 г. (Mw = 8.6). 11.09.2001, 45.45˚ N, 150.68˚ Е, h = 33 км, Δ = 1022 км. Везде указаны моменты вступления волн Pn и Sn.

Скачать (598KB)
4. Рис. 3. Корреляционная зависимость параметра Sn/Pn от расстояния для южного района. Прямая – линия регрессии.

Скачать (304KB)
5. Рис. 4. Карта поля поглощения для южного района. 1–3 – поглощение: 1 – высокое, 2 – промежуточное, 3 – низкое. Остальные условные обозначения см. рис. 1.

Скачать (760KB)
6. Рис. 5. Корреляционная зависимость параметра Sn/Pn от расстояния для северного района. Показаны линии регрессии для северного (сплошная линия) и южного (пунктир) районов.

Скачать (306KB)
7. Рис. 6. Корреляционные зависимости параметра Sn/Pn от расстояния. 1 – северный район, 2 – южный район, 3 – северо-восточная Япония.

Скачать (276KB)
8. Рис. 7. Эпицентры землетрясений, зарегистрированные станцией KGB (1), эпицентры событий вблизи от станции KGB, зарегистрированные станцией PET (2). Остальные условные обозначения см. рис. 1.

9. Рис. 8. Зависимости параметра Sn/Pn от расстояния для северного района. 1 – зависимость параметра Sn/Pn от расстояния по данным станции KGB (верхний значок – эпицентры между 53˚ и 54˚ N, нижний – между 52˚ и 53˚ N); 2 – значение параметра Sn/Pn по данным станции PET для эпицентров, близких к станции KGB; 3 – линия регрессии по данным станции PET для северного района. Показаны средние значения, стандартные отклонения и интервалы осреднения данных.

Скачать (243KB)
10. Рис. 9. Карта поля поглощения для северного района. Условные обозначения см. рис. 1 и 4.

Скачать (1010KB)

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах