ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2009, № 4, с. 53-63
УДК 550.34
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ СЕЙСМИЧНОСТИ КАМЧАТКИ 2005-2007 ГГ. НА ОСНОВЕ РЕГИОНАЛЬНОГО КАТАЛОГА
© 2009 г. В. Ä. Салтыков, Н. М. Кравченко
Камчатский филиал Геофизической службы РАН, Петропавловск-Камчатский, 683006
Поступила в редакцию 22.04.2008 г.
Дана характеристика сейсмичности Камчатки в 2005-2007 гг. На основе региональных каталогов камчатских землетрясений построены площадные распределения параметров фоновой сейсмичности. В комплекс рассматриваемых характеристик входят активность А10, наклон графика повторяемости у параметры методик RTL, AS и "Z-функция", контроль кластеризации землетрясений. Обнаружено пространственно-временное совпадение аномалий по ряду параметров.
ВВЕДЕНИЕ
Единый сейсмический процесс можно условно разделить на три составляющие: сильные землетрясения, группированные события (рои и афтершоко-вые последовательности) и фоновая сейсмичность. Традиционно сильным землетрясениям уделяется повышенное внимание сейсмологов. Тем не менее, данные о слабых землетрясениях также представляют интерес. Однако представление только каталогов не позволяет составить читателю даже самое общее впечатление о текущей сейсмичности какого-либо региона.
В данной работе представлен комплекс параметров сейсмичности Камчатки 2005-2007 гг. Некоторые из них являются каноническими (активность А10 и наклон графика повторяемости у), другие появились при разработке различных прогностических методик (RTL, AS, кластеризация землетрясений, "Z-функция"). При расчетах использованы каталоги Камчатского филиала Геофизической службы РАН (http://www.emsd.ru). Оценки сейсмичности сделаны для района, ограниченного широтой ф = 50.5° с.ш. и 56.5° с.ш., долготой X = 156.0° в.д. и 167.0° в.д., глубиной от 0 до 300 км, в который попадает наиболее сейсмоактивная часть Камчатки.
Важным требованием к используемым для анализа сейсмологическим данным является однородность каталога землетрясений. Поэтому нижний энергетический уровень землетрясений был определен как К = 8.5 по классификации С.А. Федотова [15], что соответствует уровню надежной регистрации землетрясений для камчатской сейсмоактивной зоны в целом [1].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Энергия землетрясений Камчатки. Общая выделившаяся сейсмическая энергия Е = ^. 10К, где К -энергетический класс землетрясения, составила 7.9 х 1013 Дж в 2005 г., 1.8 х 1014 Дж в 2006 г. и 6.9 х 1013 Дж в 2007 г., при среднегодовом (за 46 лет) значении 6.2 х 1014 Дж и медианном годовом значении 1.7 х 1014 Дж. Согласно функции распределения годовой сейсмической энергии (рис. 1а), построенной по всему интервалу детальных наблюдений 1962-2007 гг., в 2005 г. и 2007 г. наблюдался пониженный уровень сейсмичности (в 80% случаев годовая сейсмическая энергия превышала эту величину). Сейсмическая энергия, выделившаяся в течение 2006 г., близка к медианному значению. Интересно
13.5
14.0 14.5 15.0 15.5
lg (Энергия, Дж)
16.0 14.2
14.7 15.2 15.7
^(Энергия, Дж)
16.2
Рис. 1. Функция распределения сейсмической энергии, выделившейся при камчатских землетрясениях ] построенная по временны! м окнам шириной 1 год (а) и 3 года (•).
1962-2007 гг.,
57 56, 55', 54 53 52 51
2006-02-06
M = ¿/'2006-04-12 M = 6.0 ^2005-07-07 Камчатский м = 5.6 залив
гВДОо. Беринга
2006-05-18 Кроноцкий м = 5.7 залив 2006-09-01 M = 5.7
2005-07-26
M = 5.8
)Авачинский ( залив
2006-08-24 M = 6.5
ТИХИИ ОКЕАН
-1-1-1-1-1—
156 158 160 162 164 166
53 52 51
Ю06-04-12(n=42
2005-07-07 (n = 17) 06-18 (n = 12)
03-10 (n = 29) С> ° 2005-12-10 (n = 13 2007-06-01 (n = 16) 2006-05-27 (n = 40)
2005-07-26 (n = 17)
' 2005-11-26 (n = 12)
12007-10-05 (n = 13) 2006-07-31 (n = 18)
О
2006-08-24 (n = 23)
-1-1-1-1-1-
156 158 160 162 164 166
57 56 55 54 53 52 51
156 158 160 162 164 166
Рис. 2. Сейсмичность Камчатки в 2005-2007 гг. а - сильные ^ > 5.5) землетрясения; б - афтершоковые последовательности и рои (показаны 2а-эллипсы группированных событий, даты наиболее сильных землетрясений и количество землетрясений в группе); в - фоновая сейсмичность (К > 8.5) (1-6 соответствуют энергетическим классам землетрясений К = 9-14 с шагом 1).
также отметить, что при расчете функции распределения сейсмической энергии в окне 3 года (рис. 16) получено, что в 2005-2007 гг. она равна 0.10 ± 0.08, т.е. обсуждаемые 3 года характеризуются в целом низким уровнем сейсмичности.
Почти 40% выделившейся в 2005 г. энергии приходится на два наиболее сильных землетрясения этого года (7 июля с магнитудой = 5.6 и 26 июля с магнитудой М„ = 5.8 (рис. 2а)) - 3.0 х 1013 Дж. В течение 2006 г. произошло 7 землетрясений с магнитудой >5.5: 6 февраля (М„ = 5.7), 12 апреля (М„ = 6), 18 мая (ть = 5.7), 22 мая (ть = 6.2), 17 августа (ть = = 6.1), 24 августа (М№ = 6.5) и 1 сентября (ть = 5.7). Сейсмическая энергия, выделившаяся в результате этих землетрясений и связанных с ними афтершо-ков, составила 1.5 х 1014 Дж. В 2007 г. энергия двух
Таблица 1. Землетрясения с магнитудой М > 5.5, произошедшие в сейсмоактивной зоне Камчатки в период времени с 2005 г. по 2007 г.
Дата год, мес., день Время час, мин Координаты Глубина, км Магни-туда
°с.ш. °в.д.
2005-07-07 02:17 56.02 164.58 40 5.6 Mw
2005-07-26 12:17 52.78 160.22 29 5.8 Mw
2006-02-06 05:51 56.23 164.35 20 5.7 Mw
2006-04-12 01:06 56.14 164.42 1 6 Mw
2006-05-18 23:04 54.63 163.32 40 5.7 mb
2006-05-22 13:08 54.09 159.06 206 6.2 mb
2006-08-17 11:11 55.54 162.18 57 6.1 mb
2006-08-24 21:50 51.19 158.06 5 6.5 Mw
2006-09-01 10:25 53.18 159.97 52 5.7 mb
2007-03-10 21:13 55.15 161.93 42 5.9 mb
2007-05-30 20:22 51.89 157.9 128 6.4 mb
наиболее сильных землетрясений, 10 марта (mb = 5.9) и 30 мая (mb = 6.4), составила 5.8 х 1013 Дж, т.е. почти 2/3 всей годовой сейсмической энергии. Параметры этих землетрясений представлены в табл. 1. (Маг-нитуды, используемые в работе, взяты на сайте Геологической службы США (U.S.Geological Survey, http://earthquake.usgs.gov/).
Так как землетрясения 2005-2007 гг. не превышали по магнитуде 6.5 , то их афтершоковые последовательности были непродолжительны по времени и состояли из небольшого числа землетрясений. Области афтершоковых последовательностей отмечены на рис. 26. Здесь же показаны области роев землетрясений, включающих не менее 10 сейсмических событий. Наиболее ярким проявлением роевой сейсмичности в 2005-2007 гг. был рой, состоявший из 40 землетрясений, произошедших в течение 20 дней на Кроноцком полуострове в мае-июне 2006 г. Энергетический класс наиболее сильного землетрясения этого роя - 11.2, суммарная выделившаяся энергия составила 4.1 х 1011 Дж.
Афтершоковые последовательности в силу своего компактного расположения в пространстве-времени могут существенно исказить характеристики фоновой сейсмичности. Программа, используемая для их выделения, создана В.Б. Смирновым (МГУ им. М.В. Ломоносова) и реализует алгоритм, описанный в [6]. Число выделенных по этой методике землетрясений в 2005-2007 гг. составило 17% от общего количества сейсмических событий. Карта эпицентров независимых землетрясений 20052007 гг. представлена на рис. 2е.
Вариации наклона графика повторяемости у. Наклон графика повторяемости у является параметром, характеризующим распределение землетрясений (точнее, частоты их появления - N) по
57 565554535251
57 56 55 54 53 52 51
1-1-г
156 158 160 162 164 166 156 158 160 162 164 166
Рис. 3. Средние значения наклона графика повторяемости у в 2005-2007 гг. (а) и 1962-2007 гг. (•).
магнитуде М (или энергетическому классу К) (закон Гутенберга-Рихтера). Его использование связано, в частности, с наблюдаемым иногда уменьшением наклона графика повторяемости перед сильными событиями [2, 5].
Исходя из экспоненциального вида распределения N по К, наклон графика повторяемости у и среднеквадратичная ошибка ау его определения вычисляются методом максимального правдоподобия по формуле [16]:
У = ^мр
1
I
К: / N - К0
Среднеквадратичное отклонение этой оценки опре-
у
деляется как: о = —■-= [4]. Здесь К0 - минимальный
энергетический класс используемых землетрясений, соответствующий уровню представительной регистрации землетрясений; К: - энергетический класс г-го из N зарегистрированных землетрясений.
Наклон графика повторяемости у в 2005 г. равен 0.50 ± 0.02, в 2006 г. - 0.48 ± 0.02, в 2007 г. - 0.54 ± 0.02, что соответствует в пределах двойной ошибки определения среднемноголетнему значению 0.497 ± 0.003. Таким образом, судя по величине параметра у, 2005-2007 гг. не являются аномальными. Тем не менее, интерес представляют карты значений наклона графика повторяемости у, демонстрирующие пространственные особенности его поведения. Были построены карты у при сканировании исследуемой области цилиндрическими элементарными объемами с глубиной до 100 и радиусами 150 км (рис. 3). Отмечается региональная особенность в распределении у: его повышенные значения соответствуют продолжению Императорского хребта, уходящему под Камчатку в районе Кроноц-
кого полуострова. Более ярко этот эффект проявляется при длительном осреднении (ДГ = 46 лет) (рис. 36), когда случайные или кратковременные вариации у нивелируются. При сравнении карт у, рассчитанных для 2005-2007 гг. и для всего времени детальных наблюдений выделяется именно кратковременная аномалия: визуально отмечается уменьшение значения у в 2005-2007 гг. для района Кро-ноцкого полуострова и примыкающей акватории (рис. 3а).
Для выявления статистически значимых изменений у применен Х-тест. Параметр X рассчитывается как нормированная вариация у:
Xт(ф, X) =
у 1(9, X) - у2(фД)
2 2 О1 + 02
где у - значения наклона графика повторяемости для двух временных отрезков, о г - среднеквадратичные отклонения у на этих же отрезках.
На рис. 4 приведены карты нормированной вариации 4 для 2007, 2005-2007 и 2002-2007 гг. по сравнению с многолетним фоном. Карты построены при сканировании района элементарными ячейками переменного радиуса Я с фиксированным количеством попавших в них землетрясений N (в данном случае N = 100). Проведенное сканирование обнаруживает в 2007 г. статистически значимое
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.