Моделирование пространственного распределения областей повышенных предсейсмических деформаций

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В рамках линейной теории упругости предложен новый подход к моделированию пространственного распределения областей повышенных деформаций земной коры, возникающих при подготовке землетрясений. Модель основана на системе дифференциальных уравнений Ламе, где источник землетрясения представлен в виде сосредоточенной системы сил, приложенных к точке упругого полупространства. Соответствующая прямая краевая задача решается с использованием функций Грина. В рамках модели для каждой точки поверхности земной коры вычисляются предсейсмические деформации, после чего определяется частота случаев, когда эти деформации превышают фоновые приливные.
Предложенный метод апробирован на данных каталога "The Global Centroid-Moment-Tensor Catalog" для Камчатки — одного из самых сейсмически активных регионов планеты. Проведено моделирование пространственного распределения повышенных предсейсмических деформаций за период 1976–2020 гг. Установлено, что области повышенных деформаций преимущественно локализуются вдоль линии основного разлома у побережья Камчатки.Максимумы относительных частот возникновения таких деформаций граничат с районами высокой плотности на-
селения. Анализ временной динамики выявил значительную вариативность: наблюдаются периоды как с высокими частотами повышенных деформаций (0.6–0.8), так и с низкими (0.1–0.2).
Разработанный подход позволяет исследовать области повышенных деформаций земной коры, возникающие при подготовке сильных землетрясений, и может быть использован для изучения предсейсмических аномалий в различных геофизических полях.

Об авторах

Максим Игоревич Гапеев

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gapeev.sci@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5798-7166
SPIN-код: 1393-2315
Scopus Author ID: 57212685382
https://www.mathnet.ru/person139714

младший научный сотрудник; лаб. акустических исследований

Россия, 684034, Камчатский край, с. Паратунка, ул. Мирная, 7

Юрий Валентинович Марапулец

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН

Email: marpl@ikir.ru
ORCID iD: 0000-0002-3030-9944
SPIN-код: 2976-5061
Scopus Author ID: 15725296200
https://www.mathnet.ru/person115685

доктор физико-математических наук, доцент; директор

Россия, 684034, Камчатский край, с. Паратунка, ул. Мирная, 7

Александра Андреевна Солодчук

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН

Email: aleksandra@ikir.ru
ORCID iD: 0000-0002-6761-8978
SPIN-код: 5162-3730
Scopus Author ID: 55533915300
https://www.mathnet.ru/person116312

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник; лаб. акустических исследований

Россия, 684034, Камчатский край, с. Паратунка, ул. Мирная, 7

Список литературы

  1. Sholz C. The Mechanics of Earthquakes and Faulting. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2019. xix+493 pp.
  2. Мячкин В. И., Костров Б. В., Соболев Г. А., Шамина О. Г. Основы физики очага и предвестники землетрясений / Физика очага землетрясений; ред. М. А. Садовский. М.: Наука, 1975. С. 6–29.
  3. Добровольский И. П. Математическая теория прогноза и подготовки тектонического землетрясения. М.: Физматлит, 2009. 240 с.
  4. Brace W. F., Byerlee J. D. Stick-slip as a mechanism for earthquakes // Science, 1966. vol. 153, no. 3739. pp. 990–992. DOI: https://doi.org/10.1126/science.153.3739.990.
  5. Калинин В. А., Родкин М. В., Томашевская И. С. Геодинамические эффекты физико-химических превращений в твердой среде. М.: Наука, 1989. 157 с.
  6. Martínez-Garzón P., Poli P. Cascade and pre-slip models oversimplify the complexity of earthquake preparation in nature // Commun. Earth Environ., 2024. vol. 5, 120. DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-024-01285-y.
  7. Семенов Р. М., Кашковский В. В., Лопатин М. Н. Модель подготовки и реализации тектонического землетрясения и его предвестников в условиях растяжения земной коры // Геодинамика и тектонофизика, 2018. Т. 9, №1. С. 165–175. EDN: XVEWTR. DOI: https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-1-0343.
  8. Добровольский И. П. Распределение деформаций и напряжений при подготовке тектонического землетрясения // Физика земли, 2003. №10. С. 33-40. EDN: OOHLXP.
  9. Ребецкий Ю. Л., Лермонтова А. С. Учет закритического состояния геосреды и проблема дальнодействующего влияния очагов землетрясений // Вестник КРАУНЦ. Сер. Науки о Земле, 2016. №4. С. 115–123.
  10. Ребецкий Ю. Л., Лермонтова А. С. О проблеме дальнодействующего влияния очагов землетрясений // Вулканол. и сейсмол., 2018. №5. С. 53–66. EDN: OMSOWB. DOI: https://doi.org/10.1134/S0203030618050061.
  11. Пережогин А. С., Шевцов Б. М. Модели напряженно-деформированного состояния горных пород при подготовке землетрясений и их связь с геоакустическими наблюдениями // Вычисл. технол., 2009. Т. 14, №3. С. 48–57. EDN: JXMWHA.
  12. Пережогин А. С. Моделирование зон геоакустической эмиссии в условиях деформационных возмущений. Петропавловск-Камчатский: КамГУ им. Витуса Беринга, 2013. 92 с.
  13. Назарова Л. А., Назаров Л. А., Козлова М. П. Роль дилатансии в формировании и эволюции зон дезинтеграции в окрестности неоднородностей в породном массиве // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 2009. №5. С. 3–12. EDN: KXZMTZ.
  14. Салтыков В. А., Кугаенко Ю. А. Развитие приповерхностных зон дилатансии как возможная причина аномалий в параметрах сейсмической эмиссии перед сильными землетрясениями // Тихоокеан. геолог., 2012. Т. 31, №1. С. 96–106. EDN: OXSTWD.
  15. Gapeev M., Marapulets Yu. Modeling locations with enhanced Earth’s crust deformation during earthquake preparation near the Kamchatka Peninsula // Appl. Sci., 2022. vol. 13, no. 1, 290. DOI: https://doi.org/10.3390/app13010290.
  16. Segall P. Earthquake and Volcano Deformation. Princeton, NJ: Princeton Univ. Press, 2010. xxiii+432 pp.
  17. Aki K., Richards P. G. Quantitative Seismology. Sausalito, California: University Science Books, 2002. 704 pp.
  18. Лурье А. И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. 940 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схематическое изображение девяти пар сил, необходимых для построения силового эквивалента произвольно ориентированного разрыва смещений в сплошной среде

Скачать (118KB)
3. Рис. 2. Схематическое изображение комбинации сосредоточенных сил, необходимой для получения двойной силы вдоль оси $x_1$ (a) и двойной силы вдоль той же оси, но с моментом относительно оси $x_3$ (b)

Скачать (151KB)
4. Рис. 3. Распределение относительных частот повышенных деформаций (1976–2020 гг.): точки — эпицентры землетрясений; красная линия — основной разлом

Скачать (244KB)
5. Рис. 4. Распределение относительных частот по годам: 2005 (a), 2013 (b), 2016 (c), 2020 (d): размер кружков соответствует магнитуде $M_W$; красная линия — основной разлом

Скачать (829KB)

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».