Пространственно-временная структура сейсмического процесса в крупных очаговых зонах Камчатки, Курил и Японии

Чебров, Данила Викторович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Пространственно-временная структура сейсмического процесса в крупных очаговых зонах Камчатки, Курил и Японии
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временная структура сейсмического процесса в крупных очаговых зонах Камчатки, Курил и Японии"

На правах рукописи

ЧЕБРОВ Данила Виктор

ООЗиьэгю .

Пространственно-временная структура сейсмического процесса в крупных очаговых зонах Камчатки, Курил и Японии

Специальность 25 00 10 — геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2007

003069287

Работа выполнена в Институте физики Земли им О Ю Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН), г Москва

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор Юнга Сергей Львович

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук Родкин Михаил Владимирович (ГЦ РАН),

кандидат физико-математических наук Сидорин Александр Яковлевич (ИФЗ РАН)

Ведущая организация

Институт динамики геосфер РАН, г Москва

Защита состоится 24 мая 2007 года в 14 часов на заседании диссертационного совета К 002 001 01 при Институте физики Земли им ОЮ Шмидта РАН по адресу 123995, ГСП-5, Москва Д-242, ул Большая Грузинская 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФЗ РАН

Автореферат разослан « ЛЛ) » апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Доктор физико-математических наук Завьялов Алексей Дмитриевич

Общая характеристика работы

Введение и общий обзор задачи

Предлагаемая 1 работа посвящена проявлениям и особенностям сейсмического режима в очаговых зонах сильных землетрясений сейсмоактивных регионов Камчатки, Курильских островов и Японии в различных фазах развития очагового процесса

Такое внимание именно к характеристическим землетрясениям, как к своеобразным реперным точкам, объясняется масштабами этих явлений Очень часто крупное землетрясение является событием не только регионального, но и планетарного масштаба К подобным событиям относятся такие землетрясения как Чилийское 5 мая 1960 года, Большое Камчатское 4 ноября 1952 года, Суматранское 26 декабря 2004 года

Очаги сильных землетрясений рассматриваются как сложные объекты, которые не только являются следствием сложившейся тектонической ситуации, но и сами активно влияют на окружающую среду Взаимодействие очага землетрясения со средой порождает изменения ее физических параметров и, как следствие, изменения макропараметров региона Такими макропараметрами могут быть тепловой поток, магнитное и гравитационное поля В рамках этой работы рассматривается сейсмическое поле (сейсмичность) и его поведение в крупных очаговых зонах Камчатки, Курильских островов и Японии, а также воздействие на него процессов подготовки и релаксации

Облако афтершоков является наиболее существенным отражением процессов релаксации в очаге землетрясения Афтершоковый процесс, наряду с макросейсмическими 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 рассматривается как возмущение сейсмического процесса, несущее в себе информацию о пространственном расположении очага и его параметрах В научной практике достаточно часто для получения или уточнения параметров отдельных землетрясений используются их афтершоковые последовательности (работы С С Арефьева, Ж Я Аптекман, Р Э Татевосяна, Л М Балакиной, В А Растворовой, И В Горбуновой, Н В Шебалина и других) Также известны работы с систематическим подходом к обработке афтершоковых последовательностей ряда землетрясений (А И Лутиков, Г Ю Донцова)

пространственно-временная характеристика сейсмичности, отражающая признаки наличия структуры и упорядоченности сейсмического процесса В фазе релаксации очаги сильных землетрясений оказывают инициирующее воздействие

на окружающую геофизическую среду, порождая вторичный сейсмический процесс, являясь при этом структурообразующим фактором для сейсмичности Процессы подготовки в очагах сильных землетрясений также могут задавать структуру сейсмичности внутри себя и в ближайших окрестностях Подобные подходы использовали в своих работах В И Журавлев, А Я Сидорин и И Л Нерсесов

Напряженное состояние геофизической среды - понятие, тесно связанное с сейсмическим режимом, и, в некотором смысле, являющееся его неотъемлемой частью Это обусловлено тем, что сейсмический процесс определяется напряженным состоянием среды, но, в то же время, напряженное состояние может изменяться с ходом сейсмического процесса и, таким образом, также зависит от него Подобные соображения лежат в основе ряда работ А И Захаровой и Е А Рогожина Пространственно-временное исследование напряженно-деформированного состояния геофизической среды в очаге землетрясения - еще один аспект, который привлекает внимание многих исследователей (работы С Л Юнги, М В Родкина, А И Лутикова, Ю Л Ребецкого), и также рассматривается в предлагаемой работе Активизация разломной зоны, ассоциируемой с магистральными разрывами в очаге землетрясения, подвижки по оперяющим и трансформным разломам, возможное возникновение новых разрывов дают основания предполагать наличие существенных неоднородностей в напряженном состоянии среды В то же время, исходя из представлений об очаге, как о самостоятельном физическом объекте, можно помыслить ситуацию, когда развитие деформационного процесса определяется «средними» свойствами среды Проверка этих предположений опирается на метод сейсмотектонических деформаций

Цель работы

Целью данной работы является изучение возмущений сейсмичности процессами подготовки и релаксации сильных землетрясений, которое включает в себя

1 Изучение непосредственных следствий сильных землетрясений -афтершоковых последовательностей, и их связей с параметрами инициирующего события

2 Изучение влияния на сейсмичность процессов подготовки и релаксации очагов сильных землетрясений в более широких пространственно-временных рамках, нежели прямое изучение форшоковых и афтершоковых последовательностей в рамках подхода упорядоченности/разупорядоченности сейсмических событий

3 Изучение влияния процессов подготовки и релаксации очагов сильных землетрясений на напряженное состояние среды

Защищаемые положения

1 Для анализа очаговых параметров предложен формализованный метод Получены уточненные зависимости подвижек по разрыву, длины очага, ширины очага, величины сброшенных напряжений от магнитуды М^ и/или М„ для 27

сильных землетрясений Курило-Камчатского и Японского сейсмоактивного региона

2 В целях изучения процессов подготовки и релаксации крупных сейсмических событий введен параметр структурированности сейсмического процесса отражающий пространственно-временные особенности распределения гипоцентров в различных фазах развития очагового процесса

3 Для исследования режима сейсмотектонических деформаций на различных пространственно-временных уровнях детальности разработана и реализована методика анализа коэффициентов соответствия механизмов очагов землетрясений их средней матрице механизма и расчета на этой основе их индекса упорядоченности

Личный вклад автора

Работа выполнена в рамках обучения в очной аспирантуре Института физики Земли им О Ю Шмидта Вклад автора заключается в подборе, верификации и структурировании исходных данных, в разработке программного комплекса для решения поставленных задач, его тестировании, в обработке подготовленных данных и получении конкретных результатов, а также формировании основных выводов

Научная новизна

Разработана новая формализованная методика использования афтершоковых последовательностей в качестве основы для определения геометрических параметров очага и таких параметров как средняя подвижка по разрыву и величина сброшенных напряжений, что позволило построить уточненные региональные зависимости указанных параметров от магнитуды события

Исследование пространственно-временной структуры сейсмического процесса проведено на базе введенной в работе характеристике структурированности сейсмического процесса

В работе была продемонстрирована принципиальная возможность исследования напряженного состояния среды на различных уровнях детальности, вытекающая из обоснования легальности процедуры арифметического осреднения индивидуальных коэффициентов соответствия, что следует из равенства индекса упорядоченности среднему коэффициентов соответствия индивидуальных событий Также проведено исследование режима сейсмотектонических деформаций на глобальном временном уровне осреднения и на максимально возможном детальном уровне

Практическая ценность работы

Исследованные землетрясения связаны с одним из крупнейших тектонических элементов Земли - северо-западной окраиной Тихоокеанской плиты, активность которой чрезвычайно высока Изучение этих землетрясений представляет большой научный и практический интерес для понимания деталей структуры и тектонических процессов района Развитие методов мониторинга

прогнозных очаговых зон и исследование различных параметров сейсмического режима и напряженно-деформированного состояния среды могут служить основой для решения важнейшей научно-практической задачи - прогноза поведения очаговой зоны сильного землетрясения

Апробация работы

Результаты работы были доложены на всероссийских конференциях с международным участием в Архангельске (Архангельск-2004, «Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде северных регионов» , Архангельск-2006, «Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России»), а также на международных конференциях в Воронеже (Воронеж-2006, «Активные геологические и геофизические процессы в литосфере Методы, средства и результаты изучения») и в Ницце (Nice, 2003, EGS-AGU-EUG Joint Assembly) и опубликованы в сборниках материалов этих конференций Также некоторые основные результаты работы изложены в статье в реферируемом российском журнале («Физика Земли»)

Всего по теме диссертации опубликовано 8 работ

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы Объем работы 184 страниц машинописного текста, включая 49 рисунков и 19 таблиц

Выполнение работы

Работа в основном выполнялась в Институте физики Земли им О Ю Шмидта в течение срока очной аспирантуры под руководством д ф -м н, профессора С Л Юнги, которому автор выражает глубокую признательность Отдельные результаты были получены совместно с к ф -м н А И Лутиковым (Геофизическая Служба РАН), которому автор выражает искреннюю благодарность за помощь и ценные консультации в ходе выполнения данной работы, а также постоянное к ней внимание Также автор выражает признательность сотрудникам ИФЗ РАН и ГС РАН, оказавшим поддержку в проведении исследований и проявлявших участие к автору А И Захаровой, Г Ю Донцовой, Е А Рогожину, С А Федорову и М С Кучаю Автор также благодарит выдающихся сейсмологов Камчатского филиала ГС РАН и Института Вулканологии и Сейсмологии РАН чл корр Е И Гордеева, А А Гусева, В Н Чеброва и академика С А Федотова, которые оказали содействие в выполнении работы За постоянную поддержку, личный пример и обсуждение отдельных физических и философских аспектов диссертации автор выражает признательность А Ю Тараевой (НИИЯФ им Д В Скобельцина), а также М А Баринову (ВНИИЭФ, г Саров) и В Н Инькову (МГГУ)

Работа была частично поддержана грантами РФФИ 07-05-00436а и МНТЦ-

2990

Глава 1. Район исследования: тектоника, сейсмичность и система наблюдения

Первая глава, по сути, является обзорной В ней предлагается тектонический обзор района исследования, сейсмичности, а также региональных сейсмических систем наблюдения, данные которых использованы в качестве информационной основы работы

Тектонический обзор представляет собой описание тектоники исследуемого региона, выполненное по ряду литературных источников

Анализ сейсмичности включает в себя краткую историческую справку, а также морфологическое и географическое описания сейсмофокальной зоны исследованных регионов и известных сильнейших землетрясений

Камчатская региональная сеть представляет собой стационарную сеть сейсмических станций, включая данные об аналоговой и цифровой аппаратуре в составе этой подсети Также уделено внимание каналам передачи данных и их обработке Описаны сети радиотелеметрических сейсмических станций и станций сильных движений, их аппаратура, расположение и каналы передачи данных, и способы их хранения Определенное внимание уделено практике макросейсмических наблюдений

Глава 2. Определение параметров очагов сильных землетрясений по афтершоковым последовательностям

Во второй главе проведен анализ афтершоковых последовательностей 27-и сильных землетрясений Курило-Камчатского и Японского сейсмоактивных регионов за период с 1966 по 1999 гг, на основании которого даны оценки линейных и угловых параметров, а также средней подвижки по разрыву и величины сброшенных напряжений очагов этих землетрясений При этом, очаг землетрясения понимается как разрыв сплошности материала Земли по некоторой (плоской) площадке [Костров, 1975] Самое слабое из рассматриваемых событий имело магнитуду М$= 6 0 (Камчатское землетрясение 27 мая 1998 года), самое сильное =8 4 (Щикотанское землетрясение 4 октября 1994 года)

Полученные в работе угловые параметры очага (азимут простирания и угол падения плоскости разрыва) сравнивались с данными о механизмах очагов из Гарвардского каталога тензоров-центроидов сейсмических моментов, из этого же каталога брались и значения скалярного сейсмического моментаМо

Выделение афтершоков производилось оконным методом, с последующим визуальным контролем Линейные параметры очагов, длина (Ь) и ширина разрыва (Ш0\ оценивались двумя способами - визуальным и формализированным, которые могут рассматриваться соответственно как верхняя и нижняя оценки линейных параметров очага Формализованный способ анализа основан на определении оптимальных параметров эллипса рассеяния облака афтершоков

Для анализа зависимости результатов от метода выделения афтершоков были подвергнуты обработке афтершоковые последовательности большинства изучаемых землетрясений, выделенных с помощью алгоритма Молчана и Дмитриевой [Молчан, Дмитриева, 1991]

Полное определение параметров очага разбивалось на несколько этапов методом ортогональной регрессии определялся азимут простирания облака

афтершоков на поверхности, затем строилась проекция гипоцентров афтершоков на вертикальный разрез по его оси простирания (плоскость АА), по которой может быть оценена длина разрыва Оценка длины разрыва формализованным способом заключалась в нахождении параметров эллипса рассеяния для проекции афтершокового облака на плоскость АА

Таким образом, находилась длина разрыва (длина большой оси эллипса рассеяния) и, путем применения метода наименьших квадратов, угол падения очага в плоскости АА — в терминологии механизма очага «strike»

Затем строилась проекция гипоцентров афтершоков на плоскость, перпендикулярную плоскости АА (плоскость В В) По эллипсу рассеяния в плоскости ВВ может быть определена ширина разрыва (большая ось эллипса рассеяния) и угол падения облака афтершоков (плоскости разрыва) - в терминологии механизма очага «dip»

Оценка длины и ширины разрыва визуальным способом заключалась в визуальной оценке размеров облака афтершоков соответственно в плоскостях АА и ВВ

Также в работе обсуждалась возможность оценки линейных параметров очага путем нахождения собственных значений ковариационной матрицы 'X2 XY XZ

YX ZX

где х2 =—У х2, Y2 =—Уг2, z2 = —yz,2, xy^unYxj,,

N tf Ntt N^f ' ы

__H __ДГ

xz = i/n'£xizi, rz = l/jv£r,z,,

1=1 1=1

где, в свою очередь (Х„ Y„ Z,) - декартовы координаты гипоцентра с номером /, N — количество событий в выборке

В этом случае длины осей эллипсоида рассеяния афтершокового облака являются собственными значениями соответствующего характеристического уравнения Два из них составляют длину очага L и протяженность по направлению падения (ширину разрыва) W

Использование способа последовательного определения угловых и линейных параметров обуславливалось тем, что при рассмотрении трехмерных афтершоковых полей был желателен визуальный контроль на всех стадиях обработки

По длине (L), ширине (W0) разрыва, скалярному сейсмическому моменту (Л/0) и модулю сдвига в земной коре на глубине, соответствующей глубине очага землетрясения (p=pVs2, где р— плотность, а Vs— скорость поперечных волн) в предположении эллиптической формы плоскости разрыва была также оценена величина подвижки по разрыву D

D = (1)

цпLW0

Зная такие величины, как подвижку по разрыву и ширину разрыва, можно оценить величину сброшенных напряжений По [Kanamori, Anderson 1975]

величина сброшенных напряжений для случая БШке-вЬр выражается соотношением

а для случая dip-slip -

= ^ (2)

(3)

я(Л + 2^)ЦГ0 где X - коэффициент Ламе ( Л = рУр - 2ц )

Таким образом, был получен ряд параметров для ряда сильных землетрясений Курило-Камчатского и Японского сейсмоактивных регионов, а именно длина разрыва Ь, ширина разрыва }¥а, величина подвижки Д угол падения очага, угол наклона главной оси модельного очага, азимут простирания и величина сброшенных напряжений Построены корреляционные зависимости длины и ширины разрыва, определенных формализованным (/,/, IV/) и визуальным (£„, IVметодами, и подвижки по разрыву от моментной магнитуды Мц- и магнитуды

Зависимости для протяженности очага в плоскости простирания (АА), выраженной в километрах

^= (0 444 + 0 079)М8 - (1 683 ± 0 637), Яс= 0 75 (4)

1д£у = (0 407 ± 0 075)М5 - (1 130± 0 60), Дс = 0 74 (5) Соотношение (4) можно рассматривать как нижнюю оценку длины очага, а соотношение (5) - как верхнюю Указанные формулы весьма близки к соответствующим формулам в [Лутиков, Донцова, 2002], хотя и имеют более низкий коэффициент корреляции

Зависимости для ширины очага в плоскости падения (ВВ), также выраженной в километрах, имеют вид

\gfrZ = (0 227 + 0 046)^-(0 281+ 0 333), Дс = 0719 (6) = (0 204 ± 0 037)А/5 - (0 061 ± 0 271), 7^ = 0753 (7) Соотношения (6) и (7) также могут рассматриваться, соответственно, как нижняя и верхняя оценки ширины разрыва Видно, эта величина слабее зависит от магнитуды, чем длина очага По-видимому, формулы (6), (7) являются первыми прямыми зависимостями ширины разрыва от магнитуды, полученными непосредственно из наблюдений

Подставляя в (1), (2) и (3) полученные значения длины и ширины разрыва, определенных формализованным (¿^ Ц'/) и визуальным (/,„, методами,

получим величины средних подвижек по разрыву Df (формализованный метод), Д (визуальный метод), а также величины сброшенных напряжений Да} и Дсту

(формализованная и визуальная оценки соответственно)

Зависимости средних подвижек Д и Д, выраженных в метрах от М$ имеют вид

=(1 15 + 0 \1)М5 -(8 50± 1 26), Лс = 0 836 (8) \fiDf = (1 06 ± 0 23)М5 - (8 40 +1 39), 1^ = 0 803 (9) Эти зависимости имеют более крутой наклон, чем иллюстративная зависимость, полученная по общемировой сводке землетрясений

= 0 476М5 - 3 344, 1^=0 94

Зависимости Д,и Df от М№ имеют вид

^Ц, =(1 13 ±0 10)^-(8 54 ±0 68), 1^ = 0 928 (10) =(1 02+011^-(731 + 078), 1^ = 0874 (11)

При этом (8) и (10) можно рассматривать как нижние оценки средней подвижки по разрыву, а соотношения (9) и (11) - как верхние

Зависимости величины сброшенных напряжений от моментной магнитуды Ми- имеют следующий вид

1яЛсгу =1 08МГ-2 1, 1^ = 0 823 (12) ^Дст, = 0 9ЪМ„ -038, 1^ = 0714 (13) Здесь сброшенные напряжения выражены в паскалях

Зависимости величины сброшенных напряжений от глубины залегания очага в диапазоне глубин до ~100 км имеют вид

1ёДсгу =0 018Яо„-5 351, Яс = 0 645 (14) \gh.u_f = 0 0ПМЯг -5 986, 1^ = 0 689 (15)

Формулы (12) и (14) являются нижними оценками величины сброшенных напряжений, а (13) и (15) - верхними

Основные результаты главы сводятся к следующим

- выделены афтершоковые последовательности 27-и сильных землетрясений Курило-Камчатского и Японского сейсмоактивных регионов

- выделены афтершоковые последовательности для 20-и землетрясений Камчатского сейсмоактивного региона методом Молчана-Дмитриевой

- получены линейные параметры очагов (длина разрыва, ширина разрыва) исходя из двух методов оценки - формализованного и визуального При этом формализованный метод дал нижнюю границу оценок, а визуальный - верхнюю

- определены подвижки по разрыву для большинства изученных землетрясений с учетом изменения с глубиной модуля сдвига, исходя из геометрических параметров очага, полученных формализованным методом и методом визуальной оценки Определение подвижки на основании формализованного метода оценок линейных параметров, явилось верхней границей оценок величины подвижек, исходя из метода визуальной оценки — нижней

- определены величины сброшенных напряжений для двадцати одного землетрясения, с учетом механизма очага, изменения с глубиной модулей упругости, исходя из геометрических параметров очага, полученных формализованным методом и методом визуальной оценки

- построены корреляционные зависимости подвижек по разрыву от магнитуды и от моментной магнитуды Миг, зависимости длины разрыва от магнитуды и зависимости наклонной протяженности разрыва от магнитуды Мц и зависимость величины сброшенных напряжений от моментной магнитуды М№ Все зависимости были построены для двух случаев - для случая оценок формализованным методом и для случая метода визуальной оценки

- проведено сравнение корреляционных зависимостей, полученных из афтершоковых последовательностей выделенных авторами, и по алгоритму Молчана-Дмитриевой В случае использования афтершоковых последовательностей Молчана-Дмитриевой, вследствие систематической переоценки ширины очага оказались заниженными средняя подвижка по

разрыву, а также величины сброшенных напряжений, что в результате обусловило заметную разницу в свободных членах корреляционных зависимостей При этом коэффициенты при линейных членах не продемонстрировали существенной разницы, что, по всей видимости, указывает на сохранение тенденций поведения параметров очагов вне зависимости от выбора алгоритма выделения афтершоковых последовательностей

Глава 3. Пространственно-временная структура сейсмичности очаговых зон сильных землетрясений

В данной главе рассмотрено влияние процессов и подготовки крупных событий на сейсмичность в очаговых зонах и на прилегающих территориях в терминах порядок/хаос Для этого вводится параметр структурированности сейсмического процесса ХИ, основанный на структурном тензоре, который определяется аналогично такой характеристики распределений, как момент второго порядка, называемый также моментом инерции

Введем декартову систему координат (ОХ1, ОХ2, ОХ3), в которой в качестве радиус-векторов (X) рассматриваются гипоцентры

Запишем структурный тензор следующим образом

* ыу ' ''

где N - количество событий, (р'х, = (Р>Х1 - х01) Здесь индекс р нумерует событие в выборке, индексы г,к указывают, которая из трех координат используется При этом, Хд/ — 1-ая компонента радиус-вектора центра тяжести выборки гипоцентров

(момент первого порядка) " р

Параметр % характеризует степень упорядоченности гипоцентров очагов землетрясений через соотношение шаровой и девиаторной части структурного тензора

где Ь - интенсивность девиаторной части тензора инерции, Б - след тензора инерции, а л/з - нормировочный коэффициент Интенсивность Е можно записать как

£ = ^(Л,2+А22 + Л32),

(Л;, Л2, Л3 - собственные значения девиаторной части тензора инерции), и след тензора инерции равен

5 = (Мп+М22+Л/3з)

Параметр х описывает структуру пространственно-временной выборки гипоцентров землетрясений в терминах порядок/хаос Абсолютно упорядоченному случаю (Ми=\, Мгг^>, М33=0, М12=0, М13=0, М2з=0) соответствует X =1, а абсолютно разупорядоченному соответствует х =0 Также существует вырожденный случай при объеме выборке равном N = 1, формируется нулевой структурный тензор, что не позволяет провести вычисления В этом случае, при потоковой обработке, соответствующей сейсмической обстановке присваивалось

' значение % = О, а при детальном анализе распределения параметра такие точки исключались из пространства (хоь хси, х°3> 1,х)

Для исследования были выбраны очаговые зоны всех сильнейших землетрясений Курило-Камачатской зоны двух последних десятилетий, характеризующиеся высокой детальностью и качеством сейсмологических наблюдений В число таких событий входят следующие землетрясения вблизи острова Хоккайдо 25 сентября 2003, Кроноцкое землетрясение 5 декабря 1997 года, землетрясение в Кобе 16 января' 19^5 и Ш'икотанское землетрясение 4 октября 1994 года

Значимость параметра х была проверена методом статистического моделирования также известного, как метод Монте-Карло Равномерное распределение гипоцентров моделировалось генератором случайных (псевдослучайных) чисел Из модельного распределения гипоцентров извлекались шаровые выборки различных объемов, для каждой из которых затем строился структурный тензор и вычислялся параметр у Исследование распределений х Для случайных выборок различных объемов позволило построить критические значения х а (квантили) для двух уровней значимости а = 0 05, а = 0 10 и, соответственно, накопленных вероятностей 95% и 90%, а также моды распределений Исследованы объемы выборок от 10 до 1000 случайных событий с шагом 10 Для каждого объема выборки было проведено по 100 000 испытаний

Поскольку исследуются влияние очаговых зон землетрясений, то наведенная очаговыми процессами структурированность сейсмического процесса предположительно должна наиболее полно отражать эти процессы образованиями ранга, близкого к рангу события Это означает, что при исследовании каждого конкретного землетрясения пространственный размер выборки должен быть порядка размера очаговой зоны

Вследствие возможных неоднородностей структурирования в очаговой зоне крупного землетрясения, проявления х изучались на совокупности графиков в доступных точках очаговой зоны, а также на графике по осредненным данным Вариации х сравнивались с многолетним уровнем структурированности х Таким образом, в случае положительности величины сейсмический процесс

демонстрирует повышенную структурированность, по отношению к средней, в случае отрицательности этой величины - пониженную

Также качественно исследовалось пространственное распределение х на полигонах, значительно больших, чем очаговая область землетрясения Для Кроноцкого, Шикотанского и землетрясения у Хоккайдо размер полигона составил 400x400 км, а пространственный шаг координат центра выборки - 25 км В случае землетрясения в Кобе размер полигона составил 200x200 км, а пространственный шаг координат центра выборки - 10 км Полученные таким образом множества точек (X, У, х), в целях облегчения визуального анализа, сглаживались стандартными программными процедурами (кубическими сплайнами)

Результаты изучения вариаций у в очаговых зонах и на прилегающих территориях подверглись сравнительному анализу на предмет обнаружения общих особенностей распределения параметра структурированности в различных фазах очагового процесса Оказалось возможным заключить, что в фазах подготовки и релаксации, а также в момент события наблюдается подобие в пространственно-временном распределении х Фазе подготовки соответствует

снижение структурированности сейсмического процесса в очаговой области и на прилегающих территориях Моменту события отвечают низкие значения х в очаговой зоне и понижение структурированности сейсмического процесса в регионе Фаза релаксации характеризуется быстрым возрастанием х в очаговой зоне, а затем постепенным снижением уровня х до фоновых значений В регионе, вмещающем в себя очаг землетрясения, быстро появляются крупные положительные аномалии, с последующим их распадом

Учитывая эти результаты, вполне определенный интерес представляет вопрос о прогностических возможностях параметра % Важной стороной этого вопроса является разработка методики мониторинга потенциальных очаговых зон

Дня демонстрации мониторинга сейсмоактивного регионы выбрана так называемая Авачинская тревожная зона размером 400 х 400 км с центром в точке 52 с ш 159 в д (траверз Авачинского залива) Выбор зоны для проверки мониторинга параметра был обусловлен повышенным вниманием сейсмологов к этому исключительно сейсмоактивному району, находящемуся в непосредственной близости от города Петропавловска-Камчатского

В ходе изучения выделенной зоны обсуждались проявления % в окрестностях ряда землетрясений, с магнитудами М$ > 6 7, и на всем полигоне в зависимости от суммарного выделившегося скалярного сейсмического момента Отмечено, что пространственно-временному распределению параметра х в зависимости от выделившегося скалярного сейсмического момента присущи следующие особенности

- период, предваряющий резкий рост высвободившегося скалярного сейсмического момента характеризуется ростом структурированности сейсмического процесса в регионе

- наибольшему значению высвободившегося скалярного сейсмического момента соответствует образование заметных отрицательных аномалий х, которые сразу же заменяются областями с положительными значениями Д^ в следующем периоде

- период, следующий за пиком высвободившегося скалярного сейсмического момента, характеризуется распадом системы положительных аномалий регионального масштаба, иными словами, спадом структурированности сейсмического процесса до фонового уровня

Отмеченные выше моменты дают возможность объявить, с точки зрения структурированности сейсмического процесса, подобие сильных землетрясений существенным вариациям высвобождения скалярного сейсмического момента Это, в свою очередь, позволяет предполагать целесообразным дальнейшее изучение параметра структурированности сейсмического процесса / в целях прогноза сейсмической обстановки

Основные результаты главы сводятся к следующим

- На основе структурного тензора был введен параметр структурированности сейсмического процесса %, являющейся мерой упорядоченности сейсмического процесса Проведен статистический анализ параметра и определены уровни значимости х в зависимости от объема выборки Показано, что результаты счета х в работе находятся более чем на 95% доверительном уровне

- Исследованы четыре сильнейших землетрясения последних полутора десятилетий в сейсмоактивных регионах Камчатки, Курильских островов и

Японии землетрясение в Кобе, 1995 г, Мэ = 7 2, Кроноцкое землетрясение, 1997 г, Мб = 7 9, Шикотанское землетрясение, 1994 г, Мб = 8 4 и землетрясение вблизи острова Хоккайдо, 2003 г, Мэ =81

- Исследованы пространственно-временные распределения параметра % в очаговых зонах вышеуказанных землетрясений и на прилегающих территориях

- Выявлены общие пространственно-временные особенности распределения % в различных фазах развития очагового процесса Установлено, что фазе подготовки соответствует снижение структурированности сейсмического процесса в очаговой области и на прилегающих территориях Моменту события отвечают низкие значения % в очаговой зоне и понижение структурированности сейсмического процесса в регионе Фаза релаксации характеризуется быстрым возрастанием % в очаговой зоне, а затем постепенным снижением уровня % до фоновых значений В регионе, вмещающем в себя очаг землетрясения, быстро появляются крупные положительные аномалии, с последующим их распадом

- Продемонстрированы подходы к мониторингу потенциальных очаговых зон Для этого, на интервале времени с 1988 по 2005 гг, был исследован регион, размером 400 х 400 км с центром в точке 52 с ш 159 вд, условно названный Авачинской тревожной зоной Обсуждены особенности пространственно-временного распределения % в окрестностях заметных землетрясений (Мб > 6 7), произошедших в указанных регионах

- Проанализировано пространственно-временное распределение % в зависимости от суммарного выделившегося скалярного сейсмического момента Установлено подобие с точки зрения структурированности сейсмического процесса сильных землетрясений существенным вариациям высвобождения скалярного сейсмического момента

Глава 4. Анализ сейсмотектонических деформаций очаговых зон сильных землетрясений на подготовительной и афтершоковой стадиях

В главе проведено исследование очаговых зон и субрегионов шести сильнейших землетрясений Камчатки, Курильских островов и Японии за последние тридцать лет Шикотанское землетрясение, 1994 г, М5 = 8 4, землетрясение вблизи острова Хоккайдо, 2003 г, М5 = 8 1, Кроноцкое землетрясение, 1997 г, Мя = 7 9, землетрясение на Южных Курилах в 1995 году, = 7 9, Итурупское землетрясение 1978 г, Ms = 7 6, землетрясение на Северном Хонсю в 1994 г, Мэ = 75 Изучение напряженного состояния в очаговых зонах и субрегионах этих землетрясений опиралось на метод сейсмотектонических деформаций и имело своей целью описать режим сейсмотектонических деформаций в терминах упорядоченности/разу порядоченности

В качестве меры упорядоченности рассчитывается следующая характеристика, называемая индексом упорядоченности

где повторяющиеся латинские индексы означает суммирование Заметим, что к изменяется в диапазоне от 0 до 1, так что значение О отвечает полной разупорядоченности рассматриваемой совокупности матриц, а другое крайнее значение 1 отвечает их полной тождественности Для оценки соответствия индивидуальной матрицы т? полученному среднему значению (т^ удобно

ввести коэффициент соответствия, который определяется скалярным произведением сравниваемых тензоров

В работе показано, что среднее индивидуальных коэффициентов соответствия равен индексу упорядоченности

Этот результат означает легальность применения операции осреднения к индивидуальным индексам упорядоченности, что дает возможность исследовать режим сейсмотектонических деформация на любом детальном уровне В работе продемонстрировано использование этого легко масштабируемого инструмента, путем изучения напряженного состояния очаговых зон и субрегионов сильных землетрясений на двух уровнях на глобальном уровне временного осреднения (осреднение по выделенным эпохам) и на детальном уровне, подразумевающем исследования хода индивидуальных коэффициентов соответствия

Глобальный уровень осреднения предполагает изучение режима сейсмотектонического деформационного процесса в две эпохи до события, и после события Поскольку весь период наблюдений составляет около 30 лет, то можно не беспокоиться о более тонком выделении фазы подготовки события и фазы релаксации Это обусловлено тем, что сейсмический цикл для землетрясений таких магнитуд значительно превышает период наблюдений [Федотов, 1968] Отсюда следует, что отклонение от среднего, которое будет наблюдаться в эпоху до события, индуцируется процессами подготовки в очаговой зоне, в свою очередь, отклонение от среднего в эпоху после события будет индуцировано процессами релаксации, так как локальные вариации индекса упорядоченности можно считать вполне случайными Эти соображения позволяют говорить именно об изучении тенденций сейсмотектонического деформационного процесса в зависимости от фазы развития очагового процесса Исследования же на детальном уровне позволяют оценить локальные особенности развития сейсмотектонического деформационного процесса

Для того чтобы оценить значимость ожидаемых возмущений хода индивидуальных коэффициентов соответствия, вызванных землетрясением, в работе предлагается величина тк, имеющая смысл времени релаксации Отметим, что в данном случае под релаксацией понимается уменьшение влияния на режим сейсмотектонического деформационного процесса конкретного фактора -перераспределения напряжений в геофизической среде, вмещающей в себя очаг землетрясения вследствие активизации сложной разломной зоной, ассоциируемой с очаговой зоной землетрясения

Определим время релаксации сейсмотектоническо-деформационного фактора как

где тм - время главного события, М - номер главного события в выборке матриц решений механизмов, т„ - время события с номером п, который удовлетворяет условию

где

— У Кы -(*).

п-М

<5тст, п>М (16)

где К1 - коэффициент соответствия индивидуальной матрицы землетрясения номер 1 > М, (к)шхт - среднее индивидуальных коэффициентов соответствия в эпоху после события, а 8посм - стандартное отклонение индивидуальных коэффициентов соответствия после землетрясения

Обозначим первое слагаемое в левой части (16) как К и назовем его кумулятивным средним индивидуальных коэффициентов соответствия Кумулятивное среднее к сам по себе является вполне полноправным параметром режима сейсмотектонического деформационного процесса и может использоваться для наглядного представления времени релаксации тк на графиках временного хода коэффициентов соответствия индивидуальных матриц решений механизмов землетрясений и средних глобальных уровней временного осреднения Очевидно, что при п, стремящемся к количеству землетрясений в выборке N. /Р (*•)„„„

Геометрические размеры очаговой области в случае исследования особенностей сейсмотектонического деформационного процесса определяются исходя из понимания очаговой области как объема среды, существенно затронутого очаговыми процессами Поэтому, размеры проекции очаговой области на дневную поверхность следует определять, в отличие от Главы 2, не по афтершокам первых дней, а по событиям за более протяженный временной интервал В результате, линейные параметры очаговых зон в данной главе отличаются в большую сторону от линейных параметров очагов из Главы 2 При образовании разрывов во время землетрясения, существенные изменения таких параметров как перемещения, деформации, плотность упругой энергии происходят в окружающей разрыв области на расстояниях порядка двух -четырех длин разрыва £ Эти изменения с высокой вероятностью могут воздействовать на режим сейсмотектонического деформационного процесса Поэтому, в данной главе изучаются также субрегионы исследуемых событий Под субрегионом землетрясения здесь понимается область, заключенная между двумя концентрическими эллипсами, внутренний из которых моделирует очаговую зону, а внешний имеет геометрические размеры в два раза большие, чем внутренний

Таблица 1 Параметры режима сейсмотектонических деформаций в очаговых зонах и субрегионах исследованных землетрясений полученные на глобальном уровне временного осреднения

Землетрясение Дата Внутри очаговой зоны Вне очаговой зоны, субрегион Коч-во То дней

(к)до (к)поСЛЕ к ООдо (к)послр к

Щикоганское 04 10 1994 0 63 0 69 0 67 0 78 0 66 0 71 239 108

Хоккайдо 25 09 2003 0 59 09 0 78 0 55 0 82 0 68 126 15

Кроноцкое 05 12 1997 0 59 0 85 0 76 0 68 0 71 0 69 139 27

Юж Курилы 03 12 1995 0 86 0 76 0 82 0 83 0 72 0 79 133 1167

Итурупское 24 03 1978 0 94 0 95 0 95 0 92 0 89 09 39 1

Сев Хонсю 28 12 1994 0 96 0 94 0 95 07 0 83 0 77 80 1233

Таблица 2 Параметры режима сейсмотектонических деформаций в очаговых зонах и субрегионах исследованных землетрясений полученные на детальном уровне временного осреднения

Землетрясение Дата Км Эпоха до события Эпоха после события

Очаговая зона Субрегион Очаговая зона Субрегион

ДТтт, дней Ктт ДТцщп, дней ДТдцп, дней ^ПИ дней Ктиг

Шикотанское 04 10 1994 09 101 -0 21 34 0 04 22 -0 38 306 -0 91

Хоккайдо 25 09 2003 0 93 7453 -0 97 1663 -0 61 190 -0 7 175 -0 02

Кроноцкое 05 12 1997 0 97 4577 -0 74 634 -0 82 27 0 16 428 -0 79

Юж Курилы 03 12 1995 091 167 -043 3714 -0 81 368 -0 65 3207 -0 38

Итурупское 24 03 1978 0 98 1 08 - - - - - -

Сев Хонсю 28 12 1994 0 99 1684 0 89 2023 -0 68 358 0 63 1671 0 01

В главе детально разбираются графики развития режима сейсмотектонических деформаций в очаговых зонах и в субрегионах исследованных землетрясений По результатам анализа отмечен ряд общих особенностей хода сейсмотектонического деформационного процесса, и эти особенности были количественно оценены

В таблицах 1 и 2 сведены параметры режима сейсмотектонических деформаций полученные на разных уровнях временного осреднения

Параметры сейсмотектонического деформационного процесса, полученные на глобальном уровне временного осреднения, представлены в Табл 1 В колонках таблицы слева направо представлены словесный идентификатор землетрясения, дата землетрясения, затем следуют три колонки, объединенные в один раздел, посвященный индексам упорядоченности до события, после события и за весь период наблюдения в очаговой зоне землетрясения, затем следует подобный раздел из трех колонок, посвященный субрегиону события В оставшихся двух колонках представлены количество событий, попавшее в обработку, складывающееся из количества событий в очаговой зоне и количества событий в субрегионе и время релаксации, выраженное в днях

На детальном уровне количественному анализу были подвергнуты следующие параметры индивидуальный коэффициент соответствия главного события Км, интервал времени от реализаций минимума коэффициентов соответствия в эпоху до события, до момента главного события, интервал от минимума коэффициентов соответствия в эпоху после события до момента главного толчка и значения Ктт, соответствующие этим реализациям Указанные интервалы времени и значения Кт„ рассчитывались для очаговых зон и субрегионов исследуемых событий Полученные значения этих параметров представлены в Табл 2

Основные результаты главы сводятся к следующим

- Исследованы шесть сильнейших землетрясений последних трех десятилетий в сейсмоактивных регионах Камчатки, Курильских островов и Японии Шикотанское землетрясение, 1994 г, М5 =8 4, землетрясение вблизи острова Хоккайдо, 2003 г, Мв = 8 1, Кроноцкое землетрясение, 1997 г, = 7 9, землетрясение на Южных Курилах в 1995 году, М8 = 7 9, Итурупское землетрясение 1978 г, = 7 6, землетрясение на Северном Хонсю в 1994 г, М8 = 7 5 Был исследован режим сейсмотектонического деформационного процесса в очаговых зонах и субрегионах выбранных событий на глобальном уровне

временного осреднения (поведение индексов упорядоченности в две эпохи до и после главного события) и на детальном уровне (временные ряды индивидуальных коэффициентов соответствия) При этом в работе была обоснована легальность процедуры арифметического осреднения индивидуальных коэффициентов соответствия, вытекающая из равенства среднего индивидуальных коэффициентов соответствия индексу упорядоченности Это позволяет исследовать напряженное состояние на любом доступном уровне детальности

- Выделены пространственно-временные особенности развития сейсмотектонического деформационного процесса в фазах подготовки и релаксации сильных землетрясений На основе этих особенностей показано подобие сейсмотектонического деформационного процесса в очаговых зонах исследованных землетрясений Это позволяет сделать вывод о единой природе этих событий во всем исследованном регионе

- На глобальном уровне временного осреднения в очаговых зонах и в субрегионах исследованных землетрясений были определены следующие параметры общее значение индекса упорядоченности, индекс упорядоченности в эпоху до события, индекс упорядоченности в эпоху после события Также, для каждого события в очаговых зонах был определен параметр, называемый в работе время релаксации События, для очаговых зон которых характерно увеличение индекса упорядоченности с последовательной сменой эпох, получили условное название землетрясения с индуцированной упорядоченностью События, для очаговых зон которых характерно уменьшение индекса упорядоченности с последовательной сменой эпох, получили название землетрясения с индуцированной разупорядоченностью

- На детальном уровне исследования режима сейсмотектонического деформационного процесса в очаговых зонах и в субрегионах исследованных землетрясений были определены следующие параметры коэффициент соответствия главного события, интервал времени от минимума коэффициентов соответствия до главного толчка в эпоху до события ( до(ЛТгаш) ), интервал времени от главного толчка до минимума коэффициентов соответствия в эпоху после события, а также соответствующие значения минимальных коэффициентов соответствия

- Установлено, что главные толчки демонстрируют исключительно высокие значения коэффициентов соответствия, что говорит о том, что механизмы этих землетрясений определяются средними свойствами среды, и, таким образом эти события являются характеристическими

- Установлено, что величина до(АТтш) возрастает вместе с магнитудой, то есть период постепенного упорядочения сейсмотектонического деформационного процесса становится больше для более крупных событий

- Исследованные землетрясения были разбиты на две группы по признаку простирания большой оси эллипса, моделирующего очаговую зону В группу землетрясений, очаговые зоны которых сонаправлены простиранию сейсмофокальной зоны (зоны субдукции) попали следующие события Шикотанское, Кроноцкое, Итурупское и землетрясение вблизи о Хоккайдо Эти землетрясения получили условное обозначение «сонаправленные» В группу землетрясений, очаговые зоны которых простираются вкрест зоны субдукции,

попали остальные два события землетрясения на Южных Курилах и на Северном Хонсю Эти землетрясения получили обозначение «трансформные»

- Для каждой из двух групп событий выделен ряд признаков, характеризующих особым образом сейсмотектонический деформационный процесс в очаговых зонах и субрегионах землетрясений, но не нарушающих, впрочем, общего его подобия

- Установлено, что сонаправленным событиям, на глобальном уровне временного осреднения соответствуют следующие признаки индуцированная упорядоченность, малые времена релаксации, а на детальном следующие неодновременность начала периода упорядочения сейсмотектонического деформационного процесса в очаговой зоне и в субрегионе землетрясения и малое время достижения минимума коэффициентов соответствия в эпоху после события в очаговой зоне

- Также установлено, что трансформным событиям, на глобальном уровне временного осреднения соответствуют следующие признаки индуцированная разупорядоченность, большие времена релаксации На детальном уровне с этими событиями ассоциируются следующие признаки одновременность начала периода упорядочения сейсмотектонического деформационного процесса в очаговой зоне и в субрегионе землетрясения, большое время достижения минимума коэффициентов соответствия в эпоху после события в очаговой зоне

Заключение

Основным лейтмотивом работы выступает идея исследования влияния процессов подготовки и релаксации характеристического события на сейсмический режим В работе сделана попытка рассмотреть различные аспекты этой проблемы, начиная с систематического исследования изучения связи наиболее очевидных проявлений очагового процесса (афтершоковых последовательностей) с параметрами землетрясения, и продолжая исследованием влияния на сейсмический режим в более широких пространственно-временных окрестностях сильных событий С этой целью сейсмический процесс рассматривается в рамках представлений о самоорганизации сейсмотектонического деформационного процесса и детерминированного хаоса с точки зрения формирования пространственных структур, образуемых гипоцентрами событий

Рассмотрена проблема формализованного определения параметров очаговых зон землетрясений, исходя из афтершоковых последовательностей На базе предложенного формализованного метода построены корреляционные зависимости подвижек по разрыву, длины разрыва и его ширины, а также величины сброшенных напряжений от магнитуды М8 и/или Ми для 27 сильных землетрясений Курило-Камчатского и Японского сейсмоактивного региона

Исследована структурированность сейсмического процесса На примере четырех катастрофических землетрясений региона выявлено влияние процессов подготовки и релаксации крупных сейсмических событий на сейсмичность в собственных очаговых зонах и на прилегающих территориях в терминах порядок/хаос на базе введенного параметра структурированности сейсмического процесса % Обнаружены общие пространственно-временные особенности

распределения параметра % в различных фазах развития очагового процесса, на их основе продемонстрированы подходы к мониторингу потенциальных очаговых зон и проанализировано пространственно-временное распределение % в зависимости от суммарного выделившегося скалярного сейсмического момента

Отмечены признаки влияния процессов подготовки и реализации сильнейших землетрясений на сейсмический режим не только непосредственно в форшоковой и афтершоковой стадиях, а также и в более протяженных по времени фазах подготовки и релаксации этих процессов В работе удалось выявить определенные закономерности указанного параметра структурированности сейсмического процесса в различных фазах очагового процесса Параметр структурированности сейсмического процесса имеет также определенную прогностическую ценность, что дало возможность предложить новые подходы методики мониторинга потенциальных очаговых зон В районе так называемой Авачинской тревожной зоны проведен ретроспективный мониторинг параметра структурированности сейсмического процесса и обнаружены особенности его поведения в зависимости от величины выделившегося скалярного сейсмического момента

Изучение пространственно-временных особенностей режима сейсмотектонического деформационного процесса было предпринято в целях прояснения вопросов упорядочения и хаотизации механизмов землетрясений в свете таких важнейших определяющих факторов, в качестве которых были выбраны процессы подготовки и релаксации очага крупного землетрясения В работе были найдены некоторые общие закономерности развития сейсмотектонического деформационного процесса в ходе подготовки и релаксации сильного землетрясения на глобальном временном уровне осреднения, а также на детальном уровне На этих же уровнях осреднения были найдены отдельные особенности, присущие исследованным землетрясениям По совокупности этих признаков указанные землетрясения стало возможным разделить на две группы, получившие условные названия «сонаправленные» и «трансформные», по их наиболее яркому отличию друг от друга — ориентации большой оси эллипса, моделирующего очаговую зону

Список публикаций по теме диссертации

1 Федоров С А, Шолпо ВН, Чебров ДВ Пространственно-временной анализ выделившейся энергии в Сахалинском регионе // Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде северных регионов Материалы конференции В 2т Т II - Архангельск ИЭПС УрО РАН 2004, с 321-324

2 Чебров ДВ, Лутиков А И Определение параметров очагов сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и Японии по афтершоковым последовательностям // Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде северных регионов Материалы конференции В 2 т Т II - Архангельск ИЭПС УрО РАН, 2004 с 350-354

3 Чебров Д В, Юнга С Л Пространственно-временная структура сейсмичности очаговых зон сильных землетрясений // Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России Всероссийская конф с межд участием 19-23 июня 2006 [Электронный ресурс]

Электронные, текстовые, граф данные - Архангельск ИЭПС УрО РАН, 2006 - 1 электрон оптич диск (CD-ROM) цв

4 Юнга С J1, Чебров Д В Анализ сейсмотектонических деформаций очаговых зон сильных землетрясений на подготовительной и афтершоковой стадиях // Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России Всероссийская конф с межд участием 19-23 июня 2006 [Электронный ресурс] Электронные, текстовые, граф данные Архангельск ИЭПС УрО РАН, 2006 - 1 электрон оптич диск (CD-ROM) цв

5 Чебров ДВ, Юнга С J1 Пространственно-временная структура сейсмичности очаговых зон сильных землетрясений и Авачинской тревожной зоны // Активные геологические и геофизические процессы в литосфере Методы, средства и результаты изучения Материалы XII международной конференции В 2 т Т II - Воронеж Воронежский Государственный Университет, 2006 Том II с 227-231

6 Юнга CJI, Чебров ДВ Изучение сейсмотектонических деформаций очаговых зон сильных землетрясений на подготовительной и афтершоковой стадиях // Активные геологические и геофизические процессы в литосфере Методы, средства и результаты изучения Материалы XII международной конференции В 2 т Т II - Воронеж Воронежский Государственный Университет, 2006 Том II с 298-300

7 Чебров ДВ, Лутиков А И Определение параметров очагов сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и Японии по афтершоковым последовательностям //Физика Земли, 2007, N5, с 24-32

8 Lutikov А, Chebrov D Estimation of earthquake source parameters from their aftershock sequences // Abstracts of the Contribution of the EGS-AGU-EUG Joint Assembly Nice, France, 06-11 April 2003 [Электронный ресурс] Geophysical Research Abstracts, Volume 5, 2003 - European Geophysical Society 2003 - 2 электрон оптич диск (CD-ROM) цв

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Чебров, Данила Викторович

Введение.

Глава 1: Район исследования: тектоника, сейсмичность и система наблюдения.

Введение.

Краткий тектонический очерк региона.

Обзор сейсмичности региона.

Системы сейсмических наблюдений и каталоги землетрясений.

Камчатская система сейсмических наблюдений.

Система наблюдений в Японском сейсмоактивном регионе и каталог

Японского Метеорологического Агентства.

Глобальная сейсмическая сеть и Гарвардский каталог тензоровцентроидов моментов (СМТ).

Выводы к Главе 1.

Глава 2: Определение параметров очагов сильных землетрясений по афтершоковым последовательностям.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Пространственно-временная структура сейсмического процесса в крупных очаговых зонах Камчатки, Курил и Японии"

Параметры землетрясения и афтершоковые последовательности.40

Информационная основа исследования и изученные землетрясения.49

Метод анализа.60

Анализ экспериментальных данных.66

Выводы к главе 2.85

Глава 3 Пространственно-временная структура сейсмичности очаговых зон сильных землетрясений.87

Введение.87

Структурный тензор в науках о Земле: определение и практика применения

Величина мера структурированности сейсмической обстановки.92

Поведение параметра % в зависимости от соотношения собственных значений структурного тензора.94

Статистические аспекты анализа расчетов степени структурированности сейсмического процесса (параметра х).99

Расчеты и анализ.103

Землетрясение в Кобе, 1995 г.105

Шикотанское землетрясение 1994 г.114

Кроноцкое землетрясение 1997 г.122

Землетрясение вблизи о. Хоккайдо, 2003 г.130

Сравнительный анализ особенностей пространственно-временного распределения структурированности сейсмического процесса в фазах подготовки и релаксации очаговых зон.145

Подходы к мониторингу потенциальных очаговых зон.148

Пространственно-временное распределение х в отдельных субрегионах, приуроченных к очаговым областям сильных землетрясений.153

Пространственно-временное распределение х на всей территории

Авачинской тревожной зоны.158

Выводы к Главе 3.162

Глава 4 Анализ сейсмотектонических деформаций очаговых зон сильных землетрясений на подготовительной и афтершоковой стадиях.164

Введение.164

Методические аспекты анализа сейсмотектонических деформаций.167

Расчет сейсмотектонических деформаций и его статистические аспекты 171 Выбор событий для анализа и методика исследования.176

Результаты исследования очаговых зон и субрегионов землетрясений .182

Шикотанское землетрясение 1994 г.182

Землетрясение вблизи о. Хоккайдо, 2003 г.187

Кроноцкое землетрясение 1997 г.191

Землетрясение на Южных Курилах, 1995 г.196

Итурупское землетрясение 1978 г.201

Землетрясение вблизи северных берегов о. Хонсю, 1994 г.206

Обсуждение результатов.211

Глобальный уровень временного осреднения.211

Детальный анализ графиков индивидуальных коэффициентов соответствия.215

Выводы к главе 4.227

Заключение.230

Список литературы.233

Введение

Предлагаемая работа посвящена проявлениям и особенностям сейсмического режима в очаговых зонах сильных землетрясений сейсмоактивных регионов Камчатки, Курильских островов и Японии в различных фазах развития очагового процесса.

Такое внимание именно к характеристическим землетрясениям, как к своеобразным реперным точкам, объясняется масштабами этих явлений. Очень часто крупное землетрясение является событием не только регионального, но и планетарного масштаба. К подобным событиям относятся такие землетрясения как Чилийское 5 мая 1960 года, Большое Камчатское 4 ноября 1952 года, Суматранское 26 декабря 2004 года.

Очаги сильных землетрясений рассматриваются как сложные объекты, которые не только являются следствием сложившейся тектонической ситуации, но и сами активно влияют на окружающую среду. Взаимодействие очага землетрясения со средой порождает изменения ее физических параметров и, как следствие, изменения макропараметров региона. Такими макропараметрами могут быть тепловой поток, магнитное и гравитационное поля. В рамках этой работы рассматривается сейсмическое поле (сейсмичность) и его поведение в крупных очаговых зонах Камчатки, Курильских островов и Японии, а также воздействие на него процессов подготовки и релаксации.

Облако афтершоков является наиболее существенным отражением процессов релаксации в очаге землетрясения. Афтершоковый процесс, наряду с макросейсмическими 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 рассматривается как возмущение сейсмического процесса, несущее в себе информацию о пространственном расположении очага и его параметрах. В научной практике достаточно часто для получения или уточнения параметров отдельных землетрясений используются их афтершоковые последовательности (работы С.С. Арефьева, Ж.Я. Аптекман, Р.Э. Татевосяна, JI.M. Балакиной, В.А. Растворовой, И.В. Горбуновой, Н.В. Шебалина и других). Также известны работы с систематическим подходом к обработке афтершоковых последовательностей ряда землетрясений (А.И. Лутиков, Г.Ю. Донцова).

Естественным продолжением этого подхода является попытка найти влияние на сейсмичность процессов подготовки и релаксации в очаговых зонах сильных землетрясений и на прилегающих территориях в более широких рамках, нежели непосредственное исследование форшоковых и афтершоковых последовательностей. Для этого анализируется принципиальная пространственно-временная характеристика сейсмичности, отражающая признаки наличия структуры и упорядоченности сейсмического процесса. В фазе релаксации очаги сильных землетрясений оказывают инициирующее воздействие на окружающую геофизическую среду, порождая вторичный сейсмический процесс, являясь при этом структурообразующим фактором для сейсмичности. Процессы подготовки в очагах сильных землетрясений также могут задавать структуру сейсмичности внутри себя и в ближайших окрестностях. Подобные подходы использовали в своих работах В.И. Журавлев, А.Я. Сидорин и И.Л. Нерсесов.

Напряженное состояние геофизической среды - понятие, тесно связанное с сейсмическим режимом, и, в некотором смысле, являющееся его неотъемлемой частью. Это обусловлено тем, что сейсмический процесс определяется напряженным состоянием среды, но, в то же время, напряженное состояние может изменяться с ходом сейсмического процесса и, таким образом, также зависит от него. Подобные соображения лежат в основе ряда работ А.И. Захаровой и Е.А. Рогожина. Пространственно-временное исследование напряженно-деформированного состояния геофизической среды в очаге землетрясения - еще один аспект, который привлекает внимание многих исследователей (работы C.JI. Юнги, М.В. Родкина, А.И. Лутикова, Ю.Л. Ребецкого), и также рассматривается в предлагаемой работе. Активизация разломной зоны, ассоциируемой с магистральными разрывами в очаге землетрясения, подвижки по оперяющим и трансформным разломам, возможное возникновение новых разрывов дают основания предполагать наличие существенных неоднородностей в напряженном состоянии среды. В то же время, исходя из представлений об очаге, как о самостоятельном физическом объекте, можно помыслить ситуацию, когда развитие деформационного процесса определяется «средними» свойствами среды. Проверка этих предположений опирается на метод сейсмотектонических деформаций.

Таким образом, постановка задачи определила цель данной работы как изучение возмущений сейсмичности процессами подготовки и релаксации сильных землетрясений, которое включает в себя:

1. Изучение непосредственных следствий сильных землетрясений -афтершоковых последовательностей, и их связей с параметрами инициирующего события.

2. Изучение влияния на сейсмичность процессов подготовки и релаксации очагов сильных землетрясений в более широких пространственно-временных рамках, нежели прямое изучение форшоковых и афтершоковых последовательностей в рамках подхода упорядоченности/разупорядоченности сейсмических событий.

3. Изучение влияния процессов подготовки и релаксации очагов сильных землетрясений на напряженное состояние среды.

В ходе работы разработана новая формализованная методика использования афтершоковых последовательностей в качестве основы для определения геометрических параметров очага и таких параметров как средняя подвижка по разрыву и величина сброшенных напряжений, что позволило построить уточненные региональные зависимости указанных параметров от магнитуды события.

В работе была продемонстрирована принципиальная возможность исследования напряженного состояния среды на различных уровнях детальности, вытекающая из обоснования легальности процедуры арифметического осреднения индивидуальных коэффициентов соответствия, что следует из равенства индекса упорядоченности среднему коэффициентов соответствия индивидуальных событий. Также проведено исследование режима сейсмотектонических деформаций на глобальном временном уровне осреднения и на максимально возможном детальном уровне.

Исследованные в работе землетрясения связаны с одним из крупнейших тектонических элементов Земли - северо-западной окраиной Тихоокеанской плиты, активность которой чрезвычайно высока. Изучение этих землетрясений представляет большой научный и практический интерес для понимания деталей структуры и тектонических процессов района. Развитие методов мониторинга прогнозных очаговых зон и исследование различных параметров сейсмического режима и напряженно-деформированного состояния среды могут служить основой для решения важнейшей научно-практической задачи - прогноза поведения очаговой зоны сильного землетрясения.

Защищаемые положения сводятся к следующим:

1. Для анализа очаговых параметров предложен формализованный метод. Получены уточненные зависимости подвижек по разрыву, длины очага, ширины очага, величины сброшенных напряжений от магнитуды Ms и/или Mw для 27 сильных землетрясений Курило-Камчатского и Японского сейсмоактивного региона.

2. В целях изучения процессов подготовки и релаксации крупных сейсмических событий введен параметр структурированности сейсмического процесса отражающий пространственно-временные особенности распределения гипоцентров в различных фазах развития очагового процесса.

3. Для исследования режима сейсмотектонических деформаций на различных пространственно-временных уровнях детальности разработана и реализована методика анализа коэффициентов соответствия механизмов очагов землетрясений их средней матрице механизма и расчета на этой основе их индекса упорядоченности.

Результаты работы были доложены на всероссийских конференциях с международным участием в Архангельске (Архангельск-2004, «Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде северных регионов» ; Архангельск-2006, «Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России»), а также на международных конференциях в Воронеже (Воронеж-2006, «Активные геологические и геофизические процессы в литосфере. Методы, средства и результаты изучения») и в Ницце (Nice, 2003, EGS-AGU-EUG Joint Assembly) и опубликованы в сборниках материалов этих конференций. Основные результаты работы изложены в журналах «Физика Земли» и «Геофизические исследования».

Работа в основном выполнялась в Институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта в течение срока очной аспирантуры под руководством д. ф.-м. н., профессора C.J1. Юнги, которому автор выражает глубокую признательность. Отдельные результаты были получены совместно с канд. ф.-м. н. А.И. Лутиковым (Геофизическая Служба РАН), которому автор выражает искреннюю благодарность за помощь и ценные консультации в ходе выполнения данной работы, а также постоянное к ней внимание. Также автор выражает признательность сотрудникам ИФЗ РАН и ГС РАН, оказавшим поддержку в проведении исследований и проявлявших участие к автору: А.И. Захаровой, Г.Ю. Донцовой, Е.А. Рогожину, С.А. Федорову и М.С. Кучаю. Автор также благодарит выдающихся сейсмологов Камчатского филиала ГС РАН и Института Вулканологии и Сейсмологии РАН чл. корр. Е.И. Гордеева, А.А. Гусева, В.Н. Чеброва и академика С.А. Федотова, которые оказали содействие в выполнении работы. За постоянную поддержку, личный пример и обсуждение отдельных физических и философских аспектов диссертации автор выражает признательность А.Ю. Тараевой (НИИЯФ им. Д.В. Скобельцина), а также М.А. Баринову (ВНИИЭФ, г. Саров) и В.Н. Инькову (МГГУ).

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Чебров, Данила Викторович

Основные результаты главы сводятся к следующим:

- Исследованы шесть сильнейших землетрясений последних трех десятилетий в сейсмоактивных регионах Камчатки, Курильских островов и Японии: Шикотанское землетрясение, 1994 г, Ms = 8.4; землетрясение вблизи острова Хоккайдо, 2003 г, Ms = 8.1; Кроноцкое землетрясение, 1997 г, Ms = 7.9; землетрясение на Южных Курилах в 1995 году, Ms = 7.9; Итурупское землетрясение 1978 г, Ms = 7.6; землетрясение на Северном Хонсю в 1994 г, Ms = 7.5. Исследован режим сейсмотектонического деформационного процесса в очаговых зонах и субрегионах выбранных событий на глобальном уровне временного осреднения (поведение индексов упорядоченности в две эпохи: до и после главного события) и на детальном уровне (временные ряды индивидуальных коэффициентов соответствия). При этом в работе обоснована легальность процедуры арифметического осреднения индивидуальных коэффициентов соответствия, вытекающая из равенства среднего индивидуальных коэффициентов соответствия индексу упорядоченности. Это позволяет исследовать напряженное состояние на любом доступном уровне детальности.

- Выделены пространственно-временные особенности развития сейсмотектонического деформационного процесса в фазах подготовки и релаксации сильных землетрясений. На основе этих особенностей показано подобие сейсмотектонического деформационного процесса в очаговых зонах исследованных землетрясений. Это позволяет сделать вывод о единой природе этих событий во всем исследованном регионе.

- На глобальном уровне временного осреднения в очаговых зонах и в субрегионах исследованных землетрясений определены следующие параметры: общее значение индекса упорядоченности; индекс упорядоченности в эпоху до события; индекс упорядоченности в эпоху после события. Также, для каждого события в очаговых зонах определен параметр, называемый в работе время релаксации. События, для очаговых зон которых характерно увеличение индекса упорядоченности с последовательной сменой эпох, получили условное название землетрясения с индуцированной упорядоченностью. События, для очаговых зон которых характерно уменьшение индекса упорядоченности с последовательной сменой эпох, получили название землетрясения с индуцированной разупорядоченностью.

- На детальном уровне исследования режима сейсмотектонического деформационного процесса в очаговых зонах и в субрегионах исследованных землетрясений определены следующие параметры: коэффициент соответствия главного события; интервал времени от минимума коэффициентов соответствия до главного толчка в эпоху до события (до(АГтш)); интервал времени от главного толчка до минимума коэффициентов соответствия в эпоху после события; а также соответствующие значения минимальных коэффициентов соответствия.

- Определено, что величина до(АГт|п)ОЧЛГ возрастает вместе с магнитудой, то есть период постепенного упорядочения сейсмотектонического деформационного процесса становится больше для более крупных событий.

- Исследованные землетрясения разбиты на две группы по признаку простирания большой оси эллипса, моделирующего очаговую зону. В группу землетрясений, очаговые зоны которых сонаправлены простиранию сейсмофокальной зоны (зоны субдукции) попали следующие события:

Шикотанское, Кроноцкое, Итурупское и землетрясение вблизи о. Хоккайдо. Эти землетрясения получили условное обозначение «сонаправленные». В группу землетрясений, очаговые зоны которых простираются вкрест зоны субдукции, попали остальные два события: землетрясения на Южных Курилах и на Северном Хонсю. Эти землетрясения получили обозначение «трансформные».

- Установлено, что сонаправленным событиям, на глобальном уровне временного осреднения соответствуют следующие признаки: индуцированная упорядоченность; малые времена релаксации; а на детальном следующие: неодновременность начала периода упорядочения сейсмотектонического деформационного процесса в очаговой зоне и в субрегионе землетрясения и малое время достижения минимума коэффициентов соответствия в эпоху после события в очаговой зоне.

- Также установлено, что трансформным событиям, на глобальном уровне временного осреднения соответствуют следующие признаки: индуцированная разупорядоченность; большие времена релаксации. На детальном уровне с этими событиями ассоциируются следующие признаки: одновременность начала периода упорядочения сейсмотектонического деформационного процесса в очаговой зоне и в субрегионе землетрясения; большое время достижения минимума коэффициентов соответствия в эпоху после события в очаговой зоне.

Заключение

Основным лейтмотивом работы выступает идея исследования влияния процессов подготовки и релаксации характеристического события на сейсмический режим. В работе сделана попытка рассмотреть различные аспекты этой проблемы, начиная с систематического исследования изучения связи наиболее очевидных проявлений очагового процесса (афтершоковых последовательностей) с параметрами землетрясения, и продолжая исследованием влияния на сейсмический режим в более широких пространственно-временных окрестностях сильных событий. С этой целью сейсмический процесс рассматривается в рамках представлений о самоорганизации сейсмотектонического деформационного процесса и детерминированного хаоса с точки зрения формирования пространственных структур, образуемых гипоцентрами событий.

Рассмотрена проблема формализованного определения параметров очаговых зон землетрясений, исходя из афтершоковых последовательностей. На базе предложенного формализованного метода построены корреляционные зависимости подвижек по разрыву, длины разрыва и его ширины, а также величины сброшенных напряжений от магнитуды Ms и/или Mw для 27 сильных землетрясений Курило-Камчатского и Японского сейсмоактивного региона.

Исследована структурированность сейсмического процесса. На примере четырех катастрофических землетрясений региона выявлено влияние процессов подготовки и релаксации крупных сейсмических событий на сейсмичность в собственных очаговых зонах и на прилегающих территориях в терминах порядок/хаос на базе введенного параметра структурированности сейсмического процесса %. Обнаружены общие пространственно-временные особенности распределения параметра % в различных фазах развития очагового процесса, на их основе продемонстрированы подходы к мониторингу потенциальных очаговых зон и проанализировано пространственно-временное распределение % в зависимости от суммарного выделившегося скалярного сейсмического момента.

Отмечены признаки влияния процессов подготовки и реализации сильнейших землетрясений на сейсмический режим не только непосредственно в форшоковой и афтершоковой стадиях, а также и в более протяженных по времени фазах подготовки и релаксации этих процессов. В работе удалось выявить определенные закономерности указанного параметра структурированности сейсмического процесса в различных фазах очагового процесса. Параметр структурированности сейсмического процесса имеет также определенную прогностическую ценность, что дало возможность предложить новые подходы методики мониторинга потенциальных очаговых зон. В районе так называемой Авачинской тревожной зоны проведен ретроспективный мониторинг параметра структурированности сейсмического процесса и обнаружены особенности его поведения в зависимости от величины выделившегося скалярного сейсмического момента.

Изучение пространственно-временных особенностей режима сейсмотектонического деформационного процесса было предпринято в целях прояснения вопросов упорядочения и хаотизации механизмов землетрясений в свете таких важнейших определяющих факторов, в качестве которых были выбраны процессы подготовки и релаксации очага крупного землетрясения. В работе были найдены некоторые общие закономерности развития сейсмотектонического деформационного процесса в ходе подготовки и релаксации сильного землетрясения на глобальном временном уровне осреднения, а также на детальном уровне. На этих же уровнях осреднения были найдены отдельные особенности, присущие исследованным землетрясениям. По совокупности этих признаков указанные землетрясения стало возможным разделить на две группы, получившие условные названия «сонаправленные» и «трансформные», по их наиболее яркому отличию друг от друга - ориентации большой оси эллипса, моделирующего очаговую зону.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Чебров, Данила Викторович, Москва

1. Аки К, Ричарде П. Количественная сейсмология. Теория и методы. В 2-х т. М.: Мир, 1983.

2. Апрелков С.Е., Иванова Г.И. II Геология и полезные ископаемые Корякско-Камчатской складчатой области. П.-Камч., 1985. С.56-68.

3. Арефьев С.С. Делуи Б. Очаговая зона Шикотанского землетрясения 1994 года: к вопросу о выборе действующей плоскости // Физика Земли, 1998. N6

4. Арефьев С.С. Дорбат К. Нефтегорское землетрясение 1995 г.: томография очаговой зоны //Физика Земли, 2001. N2.

5. Арефьев С.С. Форшоки, афтершоки и рои землетрясений.//Физика Земли, 2002. N1

6. Арефьев С.С., Плетнев К.Г., Татевосян Р.Э. и др. Рачинское землетрясение 1991 г.: результаты полевых сейсмологических наблюдений // Физика Земли. 1993, № 3. С. 12-23.

7. Балакина JI. М. Строение южнокурильской сейсмогенной зоны и порядок генерации в ней землетрясений // Изв. АН СССР Физика Земли 1991. N1, С.35-48.

8. Балакина JI. М., Введенская А. В., Голубева Н. В. и др. Поле упругих напряжений Земли и механизм очагов землетрясений // М.: Наука, 1972. 190с.

9. Балакина JI.M. Землетрясения Шикотанское 4.10.1994 и Кроноцкое 5.12.1997 и их сильнейшие афтершоки закономерные проявления тектонического процесса в Курило-Камчатской сейсмогенной зоне // Физика Земли 2001, N11

10. Белоусов Т.П., Куртасов С.Ф., Мухамедиев Ш.А. Методы обработки и результаты интерпретации данных по трещинноватости горных пород. М.: ОИФЗ РАН 1994. 104 с.

11. Гордеев Е.И., Левина В.И., Чебров В.Н. Шевченко Ю.В. и др. Землетрясения Камчатки и Командорских островов. // Землетрясения Северной Евразии в 1993 г. М., НИА-Природа, 1999. С.102-114.

12. Гордеев Е.И., Чебров В.Н., Левина В.И., Сенюков С.Л., Шевченко Ю.В., Ящук В.В. Система сейсмологических наблюдений на Камчатке. // Вулканология и сейсмология. 2006. N3. С.6-27.

13. Гришин А.П. Кондорская Н.В. Алгоритм выделения фор- и афтершоков из каталогов землетрясений. //Вулканология и сейсмология, 1997, N6.

14. Дорбат Л. Арефьев С.С. Борисов Б.А. Глубинная структура сейсмичности спитакской зоны.//Физика Земли, 1994, N7-8

15. Ермаков В.А. Тектонические предпосылки изучения сейсмичности Камчатки // Сейсмичность и сейсмическое районирование Евразии. М.: 1993 -(1). С.228-240.

16. Ермаков В.А. Тектонические условия новейшего вулканизма и преобразование земной коры Курило-Камчатской островной дуги // Неоднородность тектоносферы и развитие земной коры. М.: Недра, 1986. С. 188-207.

17. Журавлёв В.И. Метод и результаты анализа пространственно-временного поля сейсмической активности .//ДАН СССР, 1980, т.255, N5

18. Журавлев В.И. Пространственная периодичность сейсмической активности Гармского региона. // ДАН СССР, 1980, т. 255, N1

19. Завьялов АД. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация. М.: Наука, 2006. 254 с.

20. Захарова А.И. Рогожин Е.А. Глубокофокусные предвестники сильных землетрясений. // Докл. РАН, 2001 т.381, N6. с.825-826.

21. Зобин В.М., Бахтиаров В.Ф., Борисенко В.Н. и др. Корякское землетрясение 8 марта 1991 г. // Землетрясения в СССР в 1991 г. Москва, 1997. С.76-88.

22. Зобин В.М., Гордеев Е.И., Козырева Н.Н. и др. Камчатское землетрясение 17 августа 1983 г. // Землетрясения в СССР в 1983 г. М. Наука, 1986. С.102-116.

23. Зобин В.М., Гордеев Е.И., Иванова Е.И. и др. Камчатское землетрясение 28 декабря 1984 г. // Землетрясения в СССР в 1984 г. М., Наука, 1987. С.133-143.

24. Зобин В.М., Гордеев Е.И, Синельникова Л.Г. и др. Землетрясения Камчатки и Командорских островов. // Землетрясения в СССР в 1982 г. М. Наука.1985. С.83-93.

25. Калинин В.А., Родкин М.В. Вариации параметров графика повторяемости землетрясений с глубиной // Доклады АН СССР. 1985. Т.284. №1. С.82-89

26. Карта разломов территории СССР и сопредельных стран. // М.: ГУГК, 1980, 20 листов.

27. Козырева Л.И. Сидорин А.Я. Закономерности изменений электрического сопротивления земной коры перед землетрясениями. //В кн. Землетрясения и процессы их подготовки. М.: Наука, 1991. С. 108-114.

28. Константиновская Е. А. Тектоника восточных окраин Азии: структурное развитие и геодинамческое моделирование. // М.: Научный мир, 2003.-224 с.41 .Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения.// М., Наука, 1975.

29. Крашенинников С. П. Описание земли Камчатки. // JI.: Издательство АН СССР, 1949

30. Левина В.И, Иванова Е.И, Гордеев Е.И, Гусев А.А, Левин В.Е, Магусъкин М.А, Хаткевич Ю.М, Рябинин Г.В. Карымское землетрясение 1 января 1996 года (Ms=7.0)//Землетрясения Северной Евразии в 1996 году. М., ГС РАН, 2002. С. 129-137

31. Левина В.И, Иванова Е.И, Гордеев Е.И, Бахтиарова Г.М. Камчатка и Командорские острова. // Землетрясения Северной Евразии в 1995 году. М., ГС РАН 2001. С. 100-104

32. Левина В.И, Иванова Е.И, Гордеев Е.И, Чебров В.Н, Шевченко Ю.В. Камчатка и Командорские острова. // Землетрясения Северной Евразии в 1996 году. М., ГС РАН, 2002. С. 119-128.

33. Лукк А. А., Юнга С. Л. Возможности изучения механизма деформирования сейсмоактивных объемов горных масс. // Прогноз землетрясений, № 1. Душанбе: Дониш, 1982. стр.384-423.

34. Лукк А.А. Юнга С.Л. Геодинамика и напряженно-деформированное состояние литосферы Средней Азии. //Душанбе: Дониш, 1988, 230 с.

35. Лутиков А.И. Донцова Г.Ю. Оценка линейных размеров очагов землетрясений Камчатки по размерам облака афтершоков.//Физика Земли, 2002, N6

36. Лутиков А.И. К построению соотношения между энергетическим классом и магнитудой Ms для землетрясений Камчатского региона. // Вулканология и сейсмология. 1999, N 6, с. 44-46

37. Мардиа К. Статистический анализ угловых наблюдений. // М.-Наука, 1978, с. 240

38. Марков М.С., Некрасов Г.Е., Хотин М.Ю. //Геотектоника, N4, 1972, с.99-108.

39. Методы детального изучения сейсмичности / Под ред. Ю.В. Ризниченко.// Тр. ИФЗ АН СССР, 1960, N9.

40. Митякин В.П. Молотков С.Г. Серова О.А. Алексин П.А. Камчатское землетрясение 17 августа 1983 г. // Вулканология и сейсмология, 1986, N5

41. Молчан Г.М., Дмитриева О.Е. Идентификация афтершоков, обзор, и новые подходы. // Вычислительная сейсмология. Вып. 24. М., Наука. 1991. с. 19-50.

42. Мячкин В.И. Процессы подготовки землетрясений. М.:Наука, 1978.232 с.

43. Никитин Л. В., Юнга С. Л. Методы теоретического определения тектонических деформаций и напряжений в сейсмоактивных областях. // Изв. АН СССР . Физика Земли. 1977, №11. стр.54-67.

44. Никонов А.А. Осмуссаарское землетрясение 25 октября 1976 года: макросейсмика, сейсмотектоника, механизм очага.//Физика Земли, 2002, N8

45. Отчёт. Детальные сейсмологические исследования Камчатки и Командорских островов (1.01.98 31.12.98). // КОМСП ГС РАН Петропавловск-Камчатский, 1999.

46. Отчёт. Детальные сейсмологические исследования Камчатки и Командорских островов (1.01.99 31.12.99). // КОМСП ГС РАН Петропавловск-Камчатский, 2000.

47. Отчет: Комплексные сейсмологические и геофизические исследования Камчатки и Командорских островов (01.01.2005-31.12.2005) // КФ ГС РАН, г. Петропавловск-Камчатский, 2006.

48. Растворова В.А. Горбунова И.В. Морфоструктура и процесс разрывообразования в очаговой области Рачинского землетрясения 29 апреля 1991 года. Физика Земли 2001, N7

49. Ребецкий ЮЛ. Тектонические напряжения и прочность природных массивов // Научное издание. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. 406 с.

50. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. Избранные труды // М. Наука, 1985

51. Ризниченко Ю.В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент. // Исследования по физике землетрясений. М., Наука. 1976. С. 9-27.

52. Рогожин Е.А. Захарова А.И. Геодинамическая позиция очага Кроноцкого землетрясения 1997 года на Восточной Камчатке // Физика Земли, 2001, N5

53. Родкин М.В. Линейный и нелинейный режимы роста кумулятивного сейсмического момента // Физика Земли. 2005. № 2. С.3-12.

54. Родкин М.В. Модель развития синергетического эффекта при сильных катастрофах//Геоэкология. 2005. № 1. С.81-87.

55. Родкин М.В. Роль глубинного флюидного режима в геодинамике и сейсмотектонике. М., Нац. Геоф. Ком., 1993. 194 с.

56. Родников А.Г. Островные дуги западной части Тихого океана. // М.: Наука, 1979, 152 с.

57. Садовскиий М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. О свойстве дискретности горных пород // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1982, N 12. С. 318.

58. Садоескиий М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. О свойстве дискретности горных пород // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1982. N 12. С. 318.

59. Садовский М. А., Писаренко В. Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. // М.: Наука, 1991. 96 с.

60. Садовский М.А., Голубева Т.В., Писаренко В.Ф., Шнирман М.Г Структура геофизической среды и сейсмический процесс // Прогноз землетрясения. 1985, N6. С. 323-336

61. Салганик Р.Л. Механика тел с большим количеством трещин. // Изв. АН СССР Механика твердого тела, 1973 N4, с.149-158,81 .Сергеев К.Ф. Тектоника Курильской островной системы. // М.:Наука, 1976.239 с.

62. Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. // М.: Наука, 1992. 192с.

63. Строение дна Охотского моря. //М.: Наука, 1981, 176 с.

64. Тектоника Курило-Камчатского желоба. // Отв. ред. Сычев П.М. -М.:Наука, 1980, 179 с.

65. Трусделл К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред. //М.: Мир, 1975, с.592

66. Федотов С. А. О закономерности распределения сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и северо-восточной Японии. // Труды Института физики Земли АН СССР, N36(203). Сейсмическое микрорайонирование. М.:Наука, 1965. с.66-93.

67. Федотов С. А. О сейсмическом цикле, возможности количественного сейсмического районирования и долгосрочном сейсмическом прогнозе // Сейсмическое районирование СССР. М.:Наука, 1968. Гл. 8. с.121-150

68. Федотов С.А, Гордеев Е.И, Левина В.И, Зобин В.М, Лепская Т.С, Иванова Е.И, Чиркова В.И Землетрясения Камчатки и Командорскихостровов. // Землетрясения Северной Евразии в 1992 году. М. Геоинформмарк, 1997. С. 90-100

69. Федотов С.А. О поглощении поперечных сейсмических волн в верхней мантии и энергетической классификации близких землетрясений с промежуточной глубиной очага. // Изв. АН СССР, серия геофиз., 1963, N6.

70. Федотов С.А. Энергетическая классификация курило-камчатских землетрясений и проблема магнитуд.//М.: Наука, 1972.

71. Федотов С.А., Симберева И.Г., Феофилактов В Д. Землетрясения Камчатки и Командорских островов.// Землетрясения в СССР в 1973 г. М. Наука, 1976. С. 137-152.

72. Федотов С.А., Симберева И.Г., Феофилактов В Д. Матвиенко ЮД. Землетрясения Камчатки.// Землетрясения в СССР в 1976 г. М. Наука, 1980. С. 83-87.

73. Федотов С.А., Гусев А.А., Зобин В.М. и др. Озерновское землетрясение и цунами 22 (23) ноября 1969 г. // Землетрясения в СССР в 1969 г. М., "Наука". 1973. С.195-208.

74. Федотов С.А., Симберева И.Г., Феофилактов ВД. и др. Землетрясения Камчатки и Командорских островов. // Землетрясения в СССР в 1975 г. М. Наука, 1978. С.111-114.

75. Федотов С.А., Токарев П.И., Кузин И.П. Землетрясения Камчатки и Командорских островов по данным детальных сейсмических наблюдений в 1966 г. //Землетрясения в СССР в 1966 г. М. Наука, 1970. С. 229-258.

76. Чебров Д.В., Лутиков А.И. Определение параметров сильных землетрясений по афтершоковым последовательностям // Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде северных регионов: Матер, конф. Т. II. Архангельск: ИЭПС УрО РАН, 2004. С.350-354.

77. Чебров Д.В. Геоинформационные аспекты сейсмического процесса в потенциальных очаговых зонах сильных землетрясений Восточной

78. Камчатки // Геофизические Исследования: сб. науч. тр. / Институт Физики Земли РАН. -М.: ИФЗ РАН, 2006. Вып. 5. С. 144-150.

79. Чебров Д. В. Методические аспекты анализа сейсмотектонических деформаций в очаговых зонах сильных землетрясений // Геофизические исследования: сб. науч. тр. / Институт Физики Земли РАН. М.: ИФЗ РАН, 2006. Вып. 6. С. 13-22.

80. Чебров Д.В, Лутиков А.И. Определение параметров очагов сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и Японии по афтершоковым последовательностям // Физика Земли, 2007. N5. С24-32.

81. Шаторная Н.В. Сильные землетрясения Земли // Землетрясения Северной Евразии в 1995 году. М., ГС РАН 2001. С. 154-158.

82. Шаторная Н.В. Сильные землетрясения мира. // Землетрясения Северной Евразии в 1992 году. М. Геоинформмарк, 1997. С. 113-119

83. Шаторная Н.В. Сильные землетрясения мира. // Землетрясения Северной Евразии в 1993 году. М., НИА-Природа, 1999. С. 129-135

84. Шаторная Н.В. Сильные землетрясения мира. // Землетрясения Северной Евразии в 1994 году. М., ГС РАН 2000. С. 122-128

85. Шебалин Н.В. Особенности тройного очага Газлийских землетрясений 1976-1984 гг. // Н.В.Шебалин. Сильные землетрясения (избранные труды). М., Изд. Акад. горных наук. 1997. С. 210-215.

86. Шебалин Н.В. Оценка размеров и положения очага Спитакского землетрясения по макросейсмическим данным. // Н.В.Шебалин. Сильные землетрясения (избранные труды). М., Изд. Акад. горных наук. 1997. С. 146156.

87. Шебалин Н.В. Очаги сильных землетрясений на территории СССР. // М, Наука, 1974.

88. Шебалин Н.В. Соотношение между бальностью и интенсивностью землетрясений, в зависимости от глубины очага. // Бюл. Совета по сейсмологии АН СССР, 1957, N6, с. 122-126

89. Шебалин Н.В., Рустанович Д.Н. Модель очага Дагестанского землетрясения. // Н.В.Шебалин. Сильные землетрясения (избранные труды). М., Изд. Акад. горных наук. 1997. С. 112-124.

90. Шикотанское землетрясение 1994 г. Эпицентральные наблюдения и очаг землетрясения. // П. А. Алексин, Ж. Я. Аптекман, С. С. Арефьев и др. М.: ОИФЗ РАН, 1995. 136 с.

91. Юнга С. Л. О механизме деформирования сейсмоактивного объема земной коры. // Изв. АН СССР . Физика Земли, 1979, № 10. стр.14-23.

92. Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.:Наука, 1990. 191 с.

93. Baumont, Scotti, Courboulex, Nostro, Melis. To what extent to accuracy of slip models helps explain aftershock distribution using CFF: The Mw=5,9 , 1999 Athens earthquake case study. // Geophysical Research Abstracts, vol. 4,2002

94. Belousov, Т., Sh. Mukhamediev, and S. Kurtasov, Joints orientation distributions in sedimentary rocks. // Textures and Microstructures, 25, 245-250, 1996

95. Blanter E.M., Shnirman M.G. Simple hierarchical systems: stability, self-organized criticality and catastrophic behavior// Phys. Rev. E. 1997. V.55, N6. P.6397-6403.

96. Burridge R., Knopoff L Body force equivalents for seismic dislocations //Bui. Seismol. Soc. Amer. 1964. v.54, N6, p. 1875-1888.

97. Chinnery M.A. The deformation of the ground around surface faults. // Bui. Seismol. Soc. Amer., 1961, vol. 51, N3, p 341-372.

98. Cowin, S. C, The relation between the elasticity tensor and the fabric tensor. // Mech. Mater., 4, 1-11, 1985

99. Dziewonski A.M., Woodhouse J.H. An experiment in the systematic study of global seismicity: centroid-moment tensor solutions for 201 moderate and large earthquakes of 1981 // J. Geophys. Res. 1983. v.88. P. 3247-3271.

100. Kawamoto, Т., Y. Ichikawa, and T. Kyoya Deformation and fracturing behavior of discontinuous rock mass and damage mechanics theory. // Int. J. Numer. Anal. Math. Geomech., 12,1-30, 1988

101. Knopoff L. Energy release in earthquake. // Geophys. J MNRAS. 1958, N1, p. 44-52.

102. Kostrov В. V., Das S. Evalution of stress and displacement field due to an elliptical plane shear crack // Geophys. J.Roy. Astron. Soc. 1984. Vol. 78. P. 19-33.

103. Lee C.-H., Deng B.-W., Chang J.-L. A continuum approach for estimating permeability in naturally fractured rocks. // Engineering Geology, 39, 71-85,1995

104. Novotny 0., Pliska V., Zahradnik J. Inversion of slip distribution for the Athens earthquake 7 September 1999 from regional seismic data. // Geophysical Research Abstracts, vol. 4, 2002

105. Oda, M. An equivalent continuum model for coupled stress and fluid flow analysis in jointed rock masses, Water Resources Research, 22, (13), 18451856, 1986.

106. Papadopoulos G.A., Kouskouna V., P less а Rupture zones of strong earthquakes in the Corinth rift. // Geophysical Research Abstracts, vol. 4,2002

107. Reid H.F. Theelastic rebound theory of earthquakes. // University of California. Publ. Geol.Sci., 1911, N6, p 413-414

108. Shnirman M.G., Blanter E.M. Mixed hierarchical model of seismicity: Scaling and prediction// Phys. Earth Planet. Inter. 1999. V.l 11, p.295-303.

109. Soloviev, Smaguin. Aftershock sequences in Model Block Structure Dynamics. // Geophysical Research Abstracts, vol. 4,2002

110. Stavrakakis G.N., Melis N.S, Pliska, V., Zahradnik, J. Modeling of the Mw=6.5 Skyros, Aegean Sea earthquake (July 26, 2001).// Geophysical Research Abstracts, vol. 4, 2002

111. Steacy, Nalbant, McCloskey J. The relationship between optimally oriented planes, predicted aftershocks, observed aftershocks, and mapped structure in California. I I Geophysical Research Abstracts, vol. 4, 2002

112. Swoboda G., Shen X. P., Posas L. Damage model for jointed rock mass and its application to tunneling. // Computers and Geotechniques, 22, (3/4), 183-203, 1998

113. Van der Woerd, Meriaux, Klinger, Tapponier, Ryerson, Gaudemer. The 14 November 2001 Mw=7.8 Kokoxili earthquake in Northern Tibet. // Geophysical Research Abstracts, vol. 4, 2002

114. Yunga S., Lutikov A., Molchanov O. Non double couple seismic sources, faults interaction and hypothesis of self-organized criticality // Natural Hazards and Earth System Sciences, 2005, 5. P. 11-15.

Информация о работе

Чебров, Данила Викторович
кандидата физико-математических наук
Москва, 2007
ВАК 25.00.10

Диссертация

Пространственно-временная структура сейсмического процесса в крупных очаговых зонах Камчатки, Курил и Японии - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы