научная статья по теме НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ S-ВОЛН В РАЙОНЕ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ И ИХ СВЯЗЬ С СЕЙСМИЧНОСТЬЮ Геофизика

Текст научной статьи на тему «НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ S-ВОЛН В РАЙОНЕ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ И ИХ СВЯЗЬ С СЕЙСМИЧНОСТЬЮ»

ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2014, № 5, с. 52-59

УДК 550.344

НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ S-ВОЛН В РАЙОНЕ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ И ИХ СВЯЗЬ С СЕЙСМИЧНОСТЬЮ

© 2014 г. Ю. Ф. Копничев1, И. Н. Соколова2

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН 123995ГСП-5, Москва, Д-242, ул. Б. Грузинская, 10, e-mail:yufk@kndc.kz 2Институт геофизических исследований НЯЦРК 050020Алма-Ата, ул. Чайкиной, 4, РК, e-mail: sokolova@kndc.kz Поступила в редакцию 25.10.2012 г.

Приведены результаты исследования неоднородностей поля поглощения короткопериодных поперечных волн в литосфере Байкальской рифтовой зоны (БРЗ). Обработаны записи землетрясений, полученные станцией Улан-Батор (ИЬК) на эпицентральных расстояниях ~400—1300 км. Рассмотрены отношения максимальных амплитуд в группах $п и Рп. Показано, что в целом величины этих отношений в районе БРЗ значительно выше, чем в других районах Центральной Азии. Установлено, что очаговым зонам сильных землетрясений, произошедших в Х1Х—ХХ веках, соответствуют зоны слабого поглощения ¿-волн. Выделены зоны высокого поглощения, в которых не происходило сильных сейсмических событий с М й 7.0 по крайней мере в течение 180 лет. Предполагается, что в этих зонах могут идти процессы подготовки сильных землетрясений. Обсуждаются причины корреляции характеристик поля поглощения с сейсмичностью.

Б01: 10.7868/80203030614050058

В работах [Копничев, Соколова, 2003, 2010а, б, 2011, 2012; Копничев и др., 2009, 2012] показано, что с очаговыми зонами ряда сильных землетрясений в регионе Центральной Азии, произошедшими в конце ХХ-го и начале ХХ1-го века, связаны аномалии относительно высокого поглощения короткопериодных поперечных волн. В то же время очаговым зонам событий, произошедших в начале и середине ХХ-го века, как правило, соответствует сравнительно слабое поглощение ¿-волн. Это позволяет использовать

информацию о неоднородностях поля поглощения для выделения зон подготовки будущих сильных землетрясений в континентальных районах. Ниже рассматриваются характеристики поля поглощения в районе Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) и проводится их сопоставление с сейсмичностью.

Начиная с 1800 г., в районе БРЗ произошло 4 сильных землетрясения с М > 7.0 (рис. 1, таблица). Кроме того, с начала ХХ-го века здесь зарегистрировано 7 событий с 6.5 < М < 7.0 [Новый

Сильные землетрясения в районе БРЗ

Год Мес. День Широта,0 N Долгота, ° Е M

1829 3 7 51.4 104.1 7.5

1862 1 12 52.3 106.7 7.5

1902 4 11 51.6 104.5 6.6

1902 8 17 56.7 112.7 6.5

1903 11 26 52.7 107.6 6.7

1917 4 29 56.0 113.8 6.6

1937 12 25 55.6 111.7 6.5

1950 4 4 51.77 101.0 7.0

1957 2 6 50.0 105.5 6.5

1957 6 27 56.2 116.4 7.6

1959 8 29 52.68 106.98 6.8

100° 105° 110° 115° 120°

100° 105° 110° 115° 120°

Рис. 1. Эпицентры сильных землетрясений в районе БРЗ (к северу от 50° К).

1 - 6.5 < М < 7.0 (с 1900 г.), 2 - М > 7.0 (с 1800 г.). 3 - сейсмическая станция.

каталог..., 1977]. Последнее из этих землетрясений (Средне-Байкальское, М = 6.8) произошло еще в 1959 г.

При этом все сильные сейсмические события, произошедшие в ХХ-м веке, группируются в две относительно короткие серии длительностью 15 лет и 22 года (1902-1917 и 1937-1959 гг.) (рис. 2). После 1959 г. здесь не зарегистрировано землетрясений с М > 6.3. Учитывая эти данные, можно предполагать, что в рассматриваемом районе идет подготовка нескольких достаточно сильных сейсмических событий.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Были обработаны записи землетрясений, полученные в 1994-2012 гг. станцией Улан-Батор (иЬК) на эпицентральных расстояниях ~400-1300 км. Всего проанализировано около 150 сей-

М

7.6 7.4 7.2 7.0 6.8 6.6

1900 1920 1940 1960 1980 2000 1910 1930 1950 1970 1990 2010

Годы

Рис. 2. Сильные землетрясения в районе БРЗ и их магнитуды в период 1900-2010 гг.

смограмм событий с 4.0 < M < 6.0. Глубины гипоцентров варьировались в диапазоне 2—37 км; при этом более 90% событий произошло на глубинах до 20 км. Следует отметить, что станция ULN находится в оптимальном диапазоне расстояний от БРЗ. Данные двух других региональных станций сети GSN [Butler et al., 2004] менее информативны, поскольку они находятся на больших расстояниях от БРЗ (станция Маканчи (MKAR) в диапазоне ~ 1300—2800 км, а станция Хайлар (HIA) ~700—1400 км).

При анализе записей были рассмотрены отношения амплитуд волн Sn и Pn (параметр lg(ASn/APn), который для краткости обозначим как Sn/Pn). Волны Sn и Pn проникают глубже границы М, и по величине параметра Sn/Pn при прочих равных условиях можно судить о степени поглощения ¿-волн в нижней коре и верхах мантии в области источника [Molnar, Oliver, 1969; Копничев, Аракелян, 1988; Копничев, Соколова, 2010а, б, 2011, 2012].

Поскольку поглощение сейсмических волн существенно зависит от периода колебаний, проводилась предварительная частотная фильтрация записей (использовался фильтр с центральной частотой 1.25 Гц и шириной 2/3 октавы [Копничев, 1985]).

АНАЛИЗ ДАННЫХ

На рис. 3 показаны три пары записей землетрясений, полученных ст. ULN. Первая пара соответствует событиям, произошедшим на юго-западной окраине оз. Байкал и к юго-западу от него, в области хр. Хамар-Дабан. Видно, что для события в области хребта наблюдается очень высокий уровень группы Sn относительно Pn. Для другого события отношение амплитуд волн Sn и Pn значительно ниже, несмотря на малую разницу в эпицентральных расстояниях. Вторая пара представляет записи землетрясений, произошедших к востоку от северо-восточной окраины оз. Байкал. В данном случае эпицентральные расстояния для обоих событий также близки, однако для северо-западного эпицентра относительный уровень группы Sn значительно выше. Третья пара соответствует событиям с эпицентрами в восточной части БРЗ. Для события, произошедшего в очаговой области Муйского землетрясения 1957 г. через 42 года после него, относительный уровень группы Sn гораздо выше, чем для события к западу от этой зоны.

Таким образом, непосредственно в рифтовой зоне наблюдается большой контраст величин Sn/Pn для сравнительно близких эпицентров. При этом на всех записях доминирует короткопе-

риодная группа Ь§, распространяющаяся в коро-вом волноводе [Копничев, 1985].

На рис. 4 показана зависимость параметра 8п/Рп от эпицентрального расстояния. Каждая точка представляет среднее значение, полученное для площадки с линейными размерами несколько десятков км. Это позволяет в значительной степени устранить погрешности, связанные с различием диаграмм направленности Р и ^ волн для разных событий [Копничев, Соколова, 2010а, 2011, 2012].

Из рис. 4 следует, что в среднем величины 8п/Рп падают с расстоянием. Корреляционная зависимость 8п/Рп(Д) описывается выражением:

8п/Рп ~ 1.02 - 3.75 х 10-4 Д (км). (1)

Наибольший разброс данных наблюдается на малых расстояниях, при этом самые высокие величины 8п/Рп получены для эпицентров, расположенных на южной окраине древней Сибирской платформы.

На рис. 5 приведены корреляционные зависимости типа (1) для различных районов Центральной Азии, полученные в работах [Копничев, Соколова, 2010а, 2011, 2012; Копничев и др., 2012]. Из рисунка следует, что величины 8п/Рп в районе БРЗ в целом (для данного Д) значительно выше, чем для районов Центрального и Восточного Тянь-Шаня, Памира, Гиндукуша, Западных Гималаев, Кунь-Луня и Каракорума.

Были рассмотрены величины Д8п/Рп, представляющие отклонения от средней зависимости (1). Все значения этих отклонений были разбиты на три уровня, соответствующие пониженному (Д8п/Рп > > 0.15), промежуточному (-0.15 < Д8п/Рп < 0.15) и повышенному (Д8п/Рп < -0.15) поглощению.

На рис. 6 представлена схема поля поглощения ¿-волн в районе БРЗ, построенная по данным ст. иЬМ. На схеме, помимо средних значений Д8п/Рп, нанесены также несколько точек, соответствующих индивидуальным значениям этого параметра (в тех случаях, когда было недостаточно данных для осреднения). Из рис. 6 следует, что южной окраине Сибирской платформы соответствует пониженное поглощение, а району Забайкалья - промежуточное и пониженное. В собственно рифтовой зоне наблюдается большой контраст поля поглощения. Сильное поглощение имеет место на крайнем юго-западе оз. Байкал, западнее (в области Тункинской впадины) поглощение уменьшается. Еще одна область высокого поглощения выделяется на северо-восточной окраине озера и на малом удалении к востоку от него. Небольшие зоны низких величин Д8п/Рп проявились на юге оз. Хубсугул, а также на восточной окраине БРЗ (между 115° и 118° Е).

Самая большая область промежуточного поглощения приурочена к центральной и северо-восточ-

(а) +25000.0 пш +20000.0 + 15000.0 + 10000.0 +6000.0 ИЬК ВН799 -5000.0 -10000.0 -15000.0 -20000.0 -25000.0 -30000.0

+40000.0 +30000.0 +20000.0 + 10000.0 ИЬК ВЖ02 -10000.0 -20000.0 -30000.0 -40000.0 пш

(б) +3000.0 пш +2500.0 +2000.0 + 1500.0 + 1000.0 +500.0 ИЬК ВН798 -500.0 -1000.0 -1500.0 -2000.0 -2500.0

+30000.0 пш +20000.0 + 10000.0 ИЬК ВЖ99

-10000.0 -20000.0 -30000.0 пш

Рп

*НННИ»«И*И»» Ми»

»*>*ни

Рис. 3. Примеры сейсмограмм землетрясений из района БРЗ.

а - эпицентры на юго-западе БРЗ: сверху - юго-западный край оз. Байкал (10.02.1999, 51.68° К, 105.05° Е, А = 448 км); снизу - область хр. Хамар-Дабан (01.09.2002, 51.24° К, 103.30° Е, А = 464 км),

б - эпицентры к востоку от оз. Байкал: сверху - 10.06.2007 (55.44° К, 110.55° Е, А = 877 км); снизу - 04.12.2006 (55.77° К, 110.08° Е, А = 905 км).

в - эпицентры на востоке БРЗ: сверху - 23.12.1998 (56.12° К, 115.36° Е, А = 1080 км); снизу - 25.02.1999 (56.53° К, 116.11° Е, А = 1145 км); отмечены вступления волн Рп и 8п (станция ЦЬК, канал 1.25 Гц).

(в) +40000.0 пш +30000.0 +20000.0 + 10000.0 иьм ВЖ06

-10000.0 -20000.0 -30000.0

+2000.0 пш +1500.0 +1000.0 +500.0 иьм ВЖ07 -500.0 -1000.0 -15000.0 -2000.0 пш

Рп

Рис. 3. Окончание.

ной частям оз. Байкал, меньшие по размеру — к северо-востоку от озера, а также на восточной окраине рифтовой зоны. Кроме того, небольшие зоны промежуточного поглощения проявились в области Тункинской впадины, на юго-западе оз. Байкал и в области Северо-Муйского хр.

Области пониженного поглощения располож

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.

Показать целиком