ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2007, № 8, с. 51-64
УДК 550.34
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОЧАГОВ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ КАМЧАТКИ, КУРИЛЬСКИХ ОСТРОВОВ И ЯПОНИИ ПО АФТЕРШОКОВЫМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМ
© 2007 г. Д. В. Чебров, А. И. Лутиков
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва Поступила в редакцию 05.06.2006 г.
В работе исследованы афтершоковые последовательности ряда сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и Японии. По выделенным последовательностям определены такие параметры очагов как длина Ь, наклонная ширина Ж, подвижка по разрыву Б, величина сброшенных напряжений До. Все указанные величины определялись исходя из формальной оценки линейных параметров очагов (нижняя оценка) и визуальной (верхняя оценка). Построены корреляционные зависимости полученных величин от магнитуды по поверхностным волнам М3 и от моментной магнитуды Ыцг.
РАС8: 91.30.-f
ВВЕДЕНИЕ
Облако афтершоков, наряду с макросейсмиче-скими данными и механизмом очага, является одним из основных критериев местоположения и размеров очага главного землетрясения, причем сам очаг может рассматриваться как совокупность поверхностей разрыва, вдоль которых в момент землетрясения происходили подвижки, обусловившие излучение сейсмической энергии близкими окрестностями этих разрывов. Полагается, что очаги подавляющего числа афтершоков совпадают с участками поверхностей разрыва, составляющих очаг основного землетрясения. Таким образом, облако афтершоков может дать представление о пространственном расположении очага и его параметрах.
Определение размеров и простирания очага главного события по облаку афтершоков издавна широко используется в сейсмологической практике. Обычно в таких случаях используется комплекс дополняющих и уточняющих друг друга независимых методов. Например, по положению и размерам 1-2-х старших изосейст сильного землетрясения можно оценить линейные размеры и простирание очага [Шебалин, 1974], спектр прямой Р-волны также несет информацию о линейных размерах очага [Ризниченко, 1985], а механизм очага - о простирании и падении плоскости разрыва. Примерами такого комплексного подхода являются работы по исследованию очагов сильнейших землетрясений Северной Евразии последних десятилетий - Дагестанского, 14.05.1970 г., М3 = 6.6 [Шебалин, Рустанович, 1997], Газлийских, 1976 и 1984 гг., М3 > 7 [Шебалин, 1997], Спитакского, 08.12.1988 г., М3 = 6.9 [Шебалин, 1997], Ра-
чинского, 29.04.1991 г., М3 = 6.9 [Арефьев и др., 1993; Растворова, Горбунова, 2001] и т.п. Следует отметить, что сведения об афтершоках, при условии наличия достаточно плотной сейсмологической сети в эпицентральной зоне, отличаются исключительной надежностью и точностью. В то же время конфигурация облака афтершоков, порой, заметно отличается от главного очага. Такая ситуация возникает, например, в случае, когда с областью данного очага близко соседствуют другие крупные сейсмогенерирующие структуры, которые могут быть активизированы этим землетрясением вследствие перераспределения напряжений [Балакина, 1993]. Однако, несмотря на сделанные оговорки, сведения об афтершоках остаются важнейшим источником данных о местоположении, размерах и простирании очага сильного землетрясения. При этом под очагом землетрясения здесь будем понимать разрыв сплошности материала Земли по некоторой (плоской) площадке [Костров, 1975]. В случае, если очаг такого землетрясения находится в море, как это имеет место практически для всех сильных мелкофокусных землетрясений Камчатки, пространственное распределение афтершоков наряду с данными о механизме становится едва ли не единственным источником сведений о его положении и размерах.
Предлагаемая работа посвящена оценке линейных и угловых параметров очагов, а также подвижке по разрыву и сброшенных напряжений сильных землетрясений Камчатки и Японии по облаку афтершоков в зависимости от магнитуды по поверхностным волнам М3 и моментной магнитуды МЖ.
51
4*
ВЫДЕЛЕНИЕ АФТЕРШОКОВЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
Важным вопросом, требующим особого рассмотрения, является выделение афтершоковых последовательностей из каталогов землетрясений. Существует достаточно много способов идентификации афтершоков, и выбор какого-либо из них диктуется обычно целями работы. Для примера можно назвать ручной, оконный, кластерный [Reasenberg, Jones, 1994; Tsapanos, 1992] методы. Известен также многоступенчетый метод Прозорова [Прозоров, 1986], который во многом формализирует ручной метод. Интересный подход предложен в работах [Молчан, Дмитриева, 1991], основанный на минимизации функции потерь при идентификации афтершоков.
Перечисленные выше формализованные методы выделения афтершоков имеют важное значение с точки зрения разработки оптимальных математических подходов к решению данной проблемы. Однако, в качестве критерия правильности того или иного предложенного алгоритма всегда используется сравнение результатов формального анализа с данными ручной обработки. Поэтому, на современном уровне наших представлений об изучаемом явлении, вероятно, именно квалификацию и опыт интерпретатора следует признать решающими.
Можно предложить следующий, достаточно простой и эффективный, способ практического выделения афтершоковых последовательностей:
1. Проверка каталога на однородность и исключение всех низших непредставительных маг-нитуд.
2. Идентификация по каталогу сильных землетрясений, например, с M > 6, для которых ищутся афтершоковые последовательности.
3. Использование в окрестности этих землетрясений зависящего от магнитуды пространственно-временного окна, размеры которого заведомо превышают возможные размеры облака афтершоков, для предварительного выделения афтершоков.
4. Визуализация выделенного пространственным окном каталога и выявление области распространения афтершоков, относящихся к главному событию; определение границ нового пространственного окна.
5. Выделение с помощью нового окна афтер-шоковой последовательности из каталога.
Данный способ в известной степени перекликается с практическим выделением групп землетрясений, описанным в монографии [Арефьев, 2002]. Возможная потеря при таком выделении некоторых поздних афтершоков в данном случае малосущественна, поскольку, как уже упоминалось выше, для идентификации очага следует ис-
пользовать афтершоки первых дней или в крайнем случае недель.
ИССЛЕДОВАННЫЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Для анализа афтершоковых полей было отобрано 27 землетрясений с магнитудами 6.0 < М3 < 8.4, из них 2/3 относились к 90-м годам прошлого века (см. табл. 1). Подавляющая их часть (25) произошла в открытом море и только два - на суше.
При отборе землетрясений строились разрезы по главной оси очаговой области (оси простирания очага, определенной методом ортогональной регрессии) и по оси, секущей главную ось под прямым углом. При этом основным критерием отбора было достаточно равномерное заполнение гипоцентрами интервала глубин распространения афтершоков. Случаи, когда большое число афтершоков приурочивались к одной глубине, как правило, исключались.
Из табл. 1 видно, что практически все изученные землетрясения являются мелкофокусными. Исключения составляют три события: землетрясение 28 февраля 1973 года (70 км), 17 августа 1983 года (98 км), 15 января 1993 года (101 км). Подавляющее большинство рассмотренных событий приурочено к зоне субдукции, и только два являются внутриплитовыми. Это: землетрясение в Кобе 16 января 1995 года, и Карымское землетрясение 1 января 1996 года.
На рис. 1 представлена карта региона и схема расположения очагов изученных землетрясений.
Обработка данных происходила в два этапа: выделение афтершоковых последовательностей и оценка по ним очаговых параметров. Выделение афтершоков производилось в соответствии со схемой, сформулированной выше. Также, для сравнения, был произведен анализ афтершоковых последовательностей, выделенных методом Мол-чана и Дмитриевой [Молчан, Дмитриева, 1991].
МЕТОД АНАЛИЗА
Оценка параметров очагов была реализована программно. Основную программу условно можно разбить на несколько подпрограмм, результаты которых подвергались визуальной проверке и оценке. Таковыми являются: определение азимута простирания, проекция гипоцентров афтершоков на плоскость, секущую очаговую область по большой оси, и определение параметров эллипса рассеяния на этой плоскости, проекция гипоцентров афтершоков на плоскость, секущую очаговую область по малой оси, и определение параметров эллипса рассеяния на этой плоскости. В результате, на выходе получались оценки параметров двумя методами: визуальным и формализированным.
Таблица 1. Землетрясения Камчатки, Курильских островов и Японии за период с 1966 по 1999 год, вошедшие в обработку
Регион* Каталог** N Год мес. число час мин широта долгота глубина Ms
Kr J 1 1994 10 4 13 22 43.37 147.71 23 8.4
J J 2 1993 7 12 13 17 42.78 139.18 35 7.9
J J 3 1994 12 28 12 19 40.43 143.75 0 7.9
K K 4 1997 12 5 11 26 54.95 163.23 4 7.9
K K 5 1971 12 15 8 29 55.85 163.35 25 7.8
K K 6 1969 11 22 23 9 57.70 163.50 25 7.7
Kr J 7 1995 12 3 18 1 44.56 150.13 57 7.6
Kr K 8 1973 2 28 6 37 50.40 156.70 70 7.5
J J 9 1993 1 15 11 6 42.92 144.36 101 7.4
K K 10 1993 6 8 13 3 51.11 158.03 40 7.4
K K 11 1996 6 21 13 57 51.70 159.68 2 7.3
K K 12 1984 12 28 10 37 56.17 163.50 19 7.2
J J 13 1995 1 6 22 37 40.22 142.31 48 7.2
J J 14 1995 1 16 20 46 34.59 135.04 18 7.2
K K 15 1992 3 2 12 29 52.76 160.20 20 7.1
J J 16 1992 7 18 8 36 39.37 143.68 0 7.1
K K 17 1993 11 13 1 18 51.85 158.86 56 7.1
K K 18 1999 3 8 12 25 52.19 159.74 2 7.1
K K 19 1996 1 1 9 57 53.77 159.48 12 7
K K 20 1996 7 16 3 48 55.79 164.73 10 7
K K 21 1983 8 17 10 55 55.64 161.52 98 6.9
K K 22 1975 4 6 9 55 52.11 160.19 15 6.8
K K 23 1982 5 31 10 21 55.07 165.48 40 6.8
K K 24 1976 1 6 21 5 51.45 159.85 0 6.6
K K 25 1998 6 1 5 34 52.88 160.22 35 6.6
K K 26 1966 7 19 1 40 55.93 164.88 40 6.5
K K 27 1998 5 27 20 41 52.33 159.74 11 6
* Кг - регион, приуроченный к Курильским островам, К - камчатский сейсмоактивный регион, J - японский сейсмоактивный регион.
** К - Камчатский региональный каталог, J - каталог Японского Метеорологического Аг
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.