ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2010, № 3, с. 50-59
УДК 550.31
ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОЛЮТОРСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 20(21) 04.2006 ПО ДАННЫМ КАМЧАТСКОЙ GPS СЕТИ
© 2010 г. В. Е. Левин, В. Ф. Бахтиаров, В. М. Павлов, Н. Н. Титков, С. С. Сероветников
Камчатский филиал Геофизической службы РАН, Петропавловск-Камчатский, 683006
Поступила в редакцию 10.05.2008 г.
Приводятся результаты анализа GPS наблюдений Камчатской региональной GPS сети (KAMNET), связанных с Олюторским землетрясением и процессами взаимодействия тектонических плит. Сделана интерпретация косейсмических скачков для Олюторского землетрясения и его сильнейшего афтершока 22.05.2006 г., М^ = 6.6 в рамках модели дислокационного источника в упругом полупространстве.
ВВЕДЕНИЕ
В конце 1997 г. на Камчатке была создана региональная опорная сеть GPS станций (KAMNET), которая предназначена для регистрации смещений земной коры, возникающих от сейсмических событий, как опорная для эпизодических и полевых GPS наблюдений на локальных полигонах в районах активных вулканов, а также, совместно со станциями сети NEDA [9], для определения глобальных движений тектонических блоков. Сейчас сеть из 18 станций охватывает практически всю территорию Камчатского края.
Сетью KAMNET зафиксированы смещения земной коры от крупных сейсмических событий:
— Кроноцкое землетрясение 05.12.1997 г, MW= 7.8 [5];
— землетрясение в районе острова Беринга 05.12.2003 г., MW = 6.6 [6];
— Олюторское землетрясение 20.04.2006 г., MW = 7.6, результаты GPS наблюдений которого обсуждаются в этой статье.
Обработка GPS наблюдений ведется пакетом программ GAMIT/GLOBK [10, 11].
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАБОТКИ GPS ИЗМЕРЕНИЙ СЕТЬЮ KAMNET, СВЯЗАННЫХ С ОЛЮТОРСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ
Землетрясение 20.04.2006 г., М^ = 7.6, получившее название Олюторское, произошло на северо-западе Камчатского полуострова в районе села Хаи-лино и связано с разломом протяженностью около 100 км, представляющего собой серию кулис, вытянутых с севера-востока на юго-запад [8]. Это сейсмическое событие, а также его сильнейшие афтер-шоки были зарегистрированы GPS станциями TIL и KMS, которые расположены на разных бортах разлома (зоны вспарывания). Предполагаем, что землетрясения, происходящие в этом районе, свя-
заны с коллизией Северо-Американской (NAM) и Берингийской плит (BER)[4]. Процесс взаимодействия плит отражается в особенностях перемещений GPS пунктов.
Ближайшие к событию пункты GPS наблюдений показаны на рис. 1 и 2а. На рис. 1 показаны горизонтальные скорости постоянных GPS пунктов после вычитания среднего вектора скоростей пунктов. Видим существенное отличие вектора скорости пункта TIL, что позволяет сделать вывод, что пункт TIL не принадлежит Северо-Американской плите. Возможно, он принадлежит Берингийской плите или расположен в зоне перехода плит NAM и BER .
После Олюторского землетрясения были начаты дополнительные наблюдения в окрестности эпицентра на пунктах HAIL, LED1, LED2, PAH1 и PAH2. На пункте HAIL получены GPS данные, отражающие постсейсмический процесс. На остальных проведена первая эпоха наблюдений. Получены начальные координаты пунктов.
Для TIL, KMS и TIL2 удалось оценить косей-смический скачок от основного толчка 20.04.2006 г. М^ = 7.6 (d1), (рис. 3), а для TIL и от сильнейшего афтершока 22.05.2006 г. М^ = 6.6 (d2), (рис. 4). Для пунктов TIL, KMS, TIL2 и TIL3 интегральное постсейсмическое смещение (d3), (рис. 2). Под величиной d3 понимаем разность между постоянными коэффициентами a0 линейной регрессии ряда наблюдений после завершения постсейсмических процессов и до землетрясения.
Y = a0 + a1T, (1)
где Y — перемещение, T — время.
В данном случае завершение постсейсмических процессов понимается как возвращение коэффициента a1 (скорости) к своему значению до землетрясения. Для пункта TIL это конец 2006 г. (рис. 5).
Временные ряды измерений на GPS пунктах TIL и KMS с 2000 г. приведены на рис. 6. Линейная аппроксимация рядов на интервале 01.01.2000—
Е 155 °00' 160°00' 165°00'
Рис. 1. Векторы относительных скоростей перемещений GPS пунктов "северной" части сети KAMNET 1 — пункты постоянных наблюдений; 2 — эпизодических; 3 — векторы относительных скоростей перемещений; 4 — примерное положение границы между (NAM) и (BER). (NAM) — Североамериканская плита, (BER) — Берингийская плита.
Рис. 2. Векторы интегрального постсейсмического смещения (13. а — окрестности с. Тиличики; б — север Камчатского п-ва.
20.04.2006 гг., остаточные дисперсии (S2), скорости (aj), косейсмические скачки di и d2, интегральное смещение d3 указаны в табл. 1. Точность определения этих величин для пунктов KMS и TIL может
характеризовать остаточная дисперсия Для остальных пунктов ошибка определения величин ё2, ё3 оценивается в 4—6 мм по горизонтальной и 10—15 мм по вертикальной компонентам.
N
62°
с 1 2
+ 3 ■ 4
5
6
60° -
N
164°
168°
E
Рис. 3. Сравнение горизонтальных косейсмических смещений пунктов GPS со смещениями, вычисленными по модели очага для Олюторского землетрясения. 1 — GPS пункты; 2 — эллипс ошибок для наблюденного вектора; 3 — центроид СМТ; 4 — эпицентр землетрясения; 5 — проявления сейсморазрыва на поверхности; 6 — вторичные проявления на поверхности (5, 6 по данным ТК. Пинегиной [7]). Проекция очага на поверхность показана прямоугольником, его верхняя кромка отмечена жирной линией. Показаны СМТ и GPS механизмы (в стереографической проекции нижней полусферы). На диаграмме для GPS механизма жирной линией помечена плоскость очага.
Рис. 4. Сравнение горизонтальных косейсмических смещений пунктов GPS со смещениями, вычисленными по моделям очага A1, A2 для афтершока 22.05.2006 г. 1 — GPS пункт; 2 — эллипс ошибок для наблюденного вектора; 3 — центроид СМТ; 4 — эпицентр афтершока. СМТ механизм показан в стереографической проекции нижней полусферы.
Землетрясения представлены вертикальными линиями, величина которых вычислена по формуле
EQK = 0.13 х 10K d/D4,
где K — класс, d — эпицентральное расстояние, D — гипоцентральное расстояние до землетрясения. Величины из каталога землетрясений на сайте www.emsd.iks.ru.
Для демонстрации постсейсмического процесса на рис. 5 исключено смещение d3. Наблюдается предваряющее отклонение компоненты SN пункта TIL от глобального тренда на величину нескольких миллиметров, которое началось в конце 2005 г., а также косейсмический скачок от сильнейшего аф-тершока. На приведенном графике видно, что постсейсмический процесс закончился к концу 2006 г. Обращает внимание структурная неоднородность графика KMS в середине июля 2006 г. (2006/200) (рис. 5), величина которой выходит за ошибки измерений. На данный момент у нас нет объяснений зарегистрированного факта деформационной аномалии.
На других постоянных GPS станциях сети KAMNET косейсмических смещений не наблюдалось. Для пунктов TIL2 и TIL3 косейсмический скачок можно оценить лишь приблизительно, поскольку в момент землетрясения 20.04.2006 г. GPS измерения на них не велись. За оценку косейсмиче-ского смещения пунктов TIL2 и TIL3 принималась разность между координатами после землетрясения и коэффициентом a0 (1) линии регрессии до события. Измерения после события проводились на пункте TIL2 5.05.2006-9.05.2006 г., на пункте TIL3 13.09.2006-15.09.2006 г. Большая величина смещения пункта TIL3 явно больше деформаций здания (по нашим оценкам порядка 5 см), на котором расположен пункт и отвечает за деформации Корф-ской косы (табл. 1).
Стоит отметить большую вероятность потери пункта для высокоточных геодезических GPS наблюдений при закладке марки на инженерных сооружениях в сейсмоопасных районах Камчатки. Так, из четырех пунктов, марки которых были заложены на зданиях поселков Корф и Тиличики, для высокоточных GPS измерений остались пригодны два. Причина — повреждение зданий.
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СКОРОСТЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ "СЕВЕРНЫХ" ПУНКТОВ СЕТИ KAMNET
Камчатка по моделям NNR-NUVEL-1A находится в зоне взаимодействия трех глобальных плит Тихоокеанской (PC), Североамериканской (NAM) и Евразийской (EUR). При детальном рассмотрении имеется сопряженное тройное сочленение Тихоокеанской, Берингийской (BER) и Североамериканской плит в районе стыка Курило-Камчатского и Алеутского глубоководных желобов, южнее кото-
1 TIL
jjJrt I
---WE
2005/266 2006/001 2006/101 2006/201 2006/301 2007/036 2007/136 2007/236 2007/336
WE
2005/266 2006/001 2006/101 2006/201 2006/301 2007/036 2007/136 2007/236 2007/336
Рис. 5. Временные ряды GPS наблюдений на пунктах TIL и KMS с конца 2005 г. и исключенным смещением d3.
рого происходит субдукция Тихоокеанской под Североамериканскую плиту, а севернее проходит граница Берингийской и Североамериканской плит.
В [2] анализ тогда еще коротких временных рядов GPS измерений сети KAMNET позволил сде-
лать предположение, что GPS пункты KMS и TIL могут находиться на разных тектонических плитах. Зона перехода между (NAM) и (BER) плитами проходит рядом с пунктом TIL и данный пункт может принадлежать Берингийской плите.
_TIL SN
k____WE
'«i I-te — Л 1 ..... H
ft EQK
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Ste-^t'rffriiiii г.тйй: -ЙИГТ - -.«i^ftiwefe-j-
г^1
- ¿¿LÍltó^bü-u ■
EQK
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Рис. 6. Временные ряды GPS наблюдений на пунктах TIL и KMS за 2000—2008 гг.
На основании сравнения скоростей GPS пунктов относительно Евроазиатской и СевероАмериканской плит можно видеть, что пункты BILI, MAG0, KMS и OSSO принадлежат СевероАмериканской плите [9]. Пункт TIL двигается в
противоположном по отношению к ним направлении (рис. 1). Подобный характер движения пункта TIL за многолетний период наблюдений подтверждает предположение о принадлежности его к Берингийской плите.
Таблица 1. Результаты анализа временных рядов
S^i^] А1[мм/г] d1[HH] d2[HH] d3[HH] d3—d1[мм]
KMS SN 1.8 -20 —22 0 —21 1
KMS WE 2.4 7 13 0 24 11
KMS H 7.0 2 6 0 11 5
TIL SN 2.9 —27 —126 —6 — 147 —21
TIL WE 3.5 0.5 — 147 14 —154 —7
TIL H 7.8 —9 —2 —2 —21 —19
TIL2 SN — —22 — 185 — —200 — 15
TIL2 WE — 4 —89 — —88 1
TIL2 H — 24 —80 — —110 —30
TIL3 SN — —24 — — —334 —
TIL3 WE — 6 — — 532 —
TIL3 H - 45 — — —
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.