Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Сейсмический процесс зоны пролива Стур-Фиорд архипелага Шпицберген

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Сейсмический процесс зоны пролива Стур-Фиорд архипелага Шпицберген"

На правах рукописи

ФЕДОРОВ Андрей Викторович

СЕЙСМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЗОНЫ ПРОЛИВА СТУР-ФИОРД АРХИПЕЛАГА ШПИЦБЕРГЕН

Специальность 25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 б МАЙ 2011

Москва-2011

4848149

Работа выполнена в Учреждении Российской Академии наук Геологическом институте Кольского научного центра РАН

Научные руководители:

кандидат физико-математических наук Асминг Владимир Эрнестович

доктор геол.-мин. наук, профессор Жамалетдинов Абдулхай Азымович

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, профессор Глазнев Виктор Николаевич

кандидат физ.-мат. наук Кишкина Светлана Борисовна

Ведущая организация:

Институт экологических проблем Севера Архангельского научного центра УрО РАН

Защита состоится "_"_2011 г. в_час. на заседании

диссертационного совета Д002.050.01 при Учреждении Российской Академии наук Институте динамики геосфер РАН по адресу: Москва, Ленинский проспект, д. 38, корп. 1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИДГ РАН Автореферат разослан "_"_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

Рыбаков В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Науки о Земле и сейсмология в частности активно развиваются в последние годы. Растёт понимание необходимости увеличения информации о процессах в недрах Земли для более точного управления природными и природно-техногенными рисками. Во всём мире растёт и развивается сеть сейсмических станций. Однако районы Арктики пока остаются мало затронутыми этими процессами. Сеть станций в арктических районах нашей страны остаётся крайне редкой. В тоже время значительно активизируется хозяйственная деятельность в этом регионе, возрастает интерес к промышленному освоению запасов углеводородов.

В сложившейся ситуации для повышения эффективности мониторинга сейсмичности и увеличения знаний о геофизических процессах в таком бурно развивающемся, но не обеспеченном достаточно плотной сетью станций, районе нашей планеты необходимо иметь возможность вести мониторинг сейсмичности - уверенно выявлять слабые сейсмические события и оценивать местоположение их эпицентров только по одной сейсмической станции.

В данной работе предлагается алгоритм автоматической обработки данных по одиночной сейсмической группе, который может быть полезен в подобной ситуации.

На примере исследования афтершоковой последовательности землетрясения 21.02.2008, произошедшего под проливом Стур-Фиорд, показано, что разработанный алгоритм выявляет и определяет координаты практически всех сейсмических событий с магнитудой больше -0.2 из исследуемого района. Такой низкий магнитудный порог отбираемых событий обеспечивает максимально высокую представительность получаемого каталога, что позволяет детально анализировать сейсмический процесс и делать выводы о геологических особенностях изучаемого района лишь по данным одиночной сейсмической группы.

Ввиду того, что установка и обслуживание сейсмических станций в таком малонаселенном и необеспеченном достаточной инфраструктурой районе как Арктика, требует очень больших финансовых затрат, полагаться на то, что в ближайшие годы сеть станций в данном регионе станет сравнимой по плотности с другими более освоенными районами Земли не приходится. Таким образом, работы, нацеленные на развитие методов точного автоматического наблюдения за сейсмичностью по малому числу станций, и позволяющие лучше понять геофизические процессы таких районов являются крайне актуальными.

Цель работы

Основная цель диссертационной работы - на основе данных сейсмической группы «Шпицберген» (SPI) исследовать сейсмический процесс зоны Стур-Фиорд, инициированный сильнейшим землетрясением данного региона с моментной магнитудой Mw=6.1.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:

• Разработать и внедрить в рутинную обработку алгоритм автоматического определения сейсмических событий по одиночной сейсмической группе. При этом учесть недостатки уже существующих и применяемых алгоритмов.

• С применением нового алгоритма получить максимально полную базу данных и каталог сейсмических событий из изучаемой области.

• Используя данные полученного каталога определить параметры сейсмически активной зоны и получить временное распределение событий.

• Изучить и выявить закономерности во временном распределении и спектральном составе землетрясений из исследуемой области.

Практическая ценность и реализация работы

Предложенный в работе автоматический алгоритм детектирования и локации сейсмических событий представляет собой удобный инструмент для наблюдения за сейсмичностью по данным одиночной сейсмической группы.

Автоматический детектор-локатор, реализующий данный алгоритм, принят в КФ ГС РАН в качестве основного инструмента рутинной обработки данных для наблюдения за сейсмичностью архипелага Шпицберген и прилегающих территорий.

Полученные в результате работы каталог и база данных землетрясений сейсмического процесса в зоне Стур-Фиорд являются наиболее полными источниками фактического материала о данном сейсмическом процессе.

Научная новизна работы

Научная новизна данной диссертационной работы заключается в следующем:

Впервые предложен алгоритм автоматической локации землетрясений путём совместного анализа фаз Р и S-волн сейсмического события, являющийся развитием и обобщением широко известного метода «бимформинг» и ранее предложенного [Asming V.E., Kremenetskaya Е.О., 2003] метода совместного поляризационного анализа.

Впервые для района архипелага Шпицберген создана, с применением нового алгоритма, наиболее полная база данных сейсмических событий для отдельного сейсмического процесса в зоне Стур-Фиорд.

Предложена классификация по спектральному составу сейсмических событий из зоны Стур-Фиорд, разделяющая все события на два класса: с максимумом энергии колебаний в области низких частот и с максимумом в области высоких частот.

Впервые, для района архипелага Шпицберген, выявлен класс крайне низкочастотных землетрясений, также регистрируемых под группой Ключевских вулканов и описанных в литературе [Горельчик В.И., Сторчеус А.В., 2001], ассоциируемый с импульсами давления в магматическом очаге.

Выдвинута гипотеза, объясняющая нетипичное для афтершоковых последовательностей временное распределение числа событий, предполагающая наличие под афтершоковой областью активного магматического очага на глубинах близких к глубине границы Мохоровичича, обеспечивающего приток энергии не позволяющий последовательности затухнуть столь долгое время.

Защищаемые положения

1. Предложенный в работе алгоритм обнаружения землетрясений путём совместного анализа фаз Р и S-волн позволяет уверенно обнаруживать сейсмические события и оценивать их координаты по данным одиночной сейсмической группы.

2. Линейная протяжённость сейсмической зоны пролива Стур-Фиорд достигает 60 км.

3. Выявлен класс крайне низкочастотных землетрясений, отличительными чертами которых являются: одинаковый спектральный состав фаз продольных и поперечных волн, практически вся энергия колебаний лежит в области ниже 6 Гц с максимумом примерно на 3 Гц, магнитуда не превышает 0.3 единицы. Остальные же события разделены по спектральному составу на две группы: с максимумом энергии в области низких частот и с максимумом в области высоких частот.

4. Выявлена близкая к годовой периодичность в активизации сейсмического процесса зоны пролива Стур-Фиорд. Периоды активизации слабых и сильных событий совпадают во времени. Изменение количества регистрируемых сейсмических событий не связано с вариациями сейсмического шума

Апробация

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• Международная научно практическая конференция «Наука и образование» Мурманск (2009,2010,2011)

• Пятая международная сейсмологическая школа "Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных", Владикавказ 2010

• Международная научная конференции "Природа шельфов и архипелагов Европейской Арктики", "Комплексные исследования природы Шпицбергена" Мурманск 2010.

• NORSAR Infrasound Workshop, Kjeller, Norway, 25-28 January, 2010.

• Cooperative seismological studies on Spitsbergen, Radisson Blu Polar Hotell Spitsbergen March 27 - April 1,2011

Личный вклад автора

Идея предложенного алгоритма совместного анализа фаз Р и S-волн по одиночной сейсмической группе является результатом совместного труда автора и руководителей, обработка данных выполнена в основном автором.

В результате выполненной автором обработки непрерывных данных за трёхлетний период получен максимально полный каталог и база данных волновых форм сейсмических событий из исследуемой области. На основе анализа этих результатов автором выявлены такие особенности сейсмического процесса как периодичность активизации сейсмичности, имеющая характер роёв землетрясений, разделение большинства событий из зоны Стур-Фиорд на два класса по спектральному составу, а также выявлен немногочисленный класс крайне низкочастотных землетрясений. Эти особенности в характере сейсмического процесса зоны Стур-Фиорд могут быть описаны изложенной в работе моделью, предполагающей наличие магматического очага на глубинах ниже границы Мохо. Данная модель явилась результатом коллективного обсуждения, однако детализация выполнена автором.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 статьи в журналах из списка ВАК.

Структура работы

Работа состоит из введения, 4 глав, 55 рисунков, 4 таблиц, заключения и одного приложения. Объем работы 141 страниц, библиография включает 92 источника.

Благодарности

Автор выражает свою глубокую благодарность научным руководителям доктору геолого-минералогических наук, профессору Жамалетдинову Абдулхаю Азымовичу и кандидату физико-математических наук Асмингу Владимиру Эрнестовичу.

Автор искренне признателен кандидату физико-математических наук Кременцкой Елене Олеговне за внимание, проявленное к данной работе, а также за большой научный материал о сейсмичности архипелага Шпицберген, собранный в предыдущие годы, кандидату геол.-мин. наук, члену-корреспонденту РАЕН Виноградову Анатолию Николаевичу, кандидату тех. наук Виноградову Юрию Анатольевичу и кандидату физ.-мат. наук Баранову Сергею Владимировичу за обсуждение отдельных разделов работы и ценные рекомендации, сотрудникам Кольского филиала Геофизической службы РАН Евтюгиной Зинаиде Анатольевне, Петрову Сергею Ивановичу и Прокудиной Анжелике Валентиновне.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Состояние вопроса

Сейсмичность территории

Архипелаг Шпицберген находится на северо-западе пассивной окраины Баренцевоморской шельфовой плиты. Первые упоминания в литературе о сейсмологических исследованиях на архипелаге могут быть найдены в работе [Tarns Е, 1915], описывающей результаты полевых работ выполненных в летние месяцы 1911-1912 годов. Следующее повышение интереса к сейсмичности данного региона вызвало землетрясение 18 января 1976 года, произошедшее в районе Земли Геера и на тот момент являющееся сильнейшим внутриплитовым землетрясением Арктики из числа инструментально зарегистрированных. Исследования афтершокового процесса, вызванного землетрясением 1976 года, дало значительный толчок развитию местной сети сейсмостанций.

По результатам многолетних инструментальных наблюдений уровень сейсмичности данного региона можно охарактеризовать как умеренный. Традиционно большая часть сейсмических событий локализовалась здесь вдоль хребтов Мона и Книповича, а также Шпицбергенской Зоны Разломов, лежащих к западу от архипелага. Однако новое сильнейшее внутриплитовое землетрясение Арктики (Mw=6.1), произошедшее 21 февраля 2008 года, в районе пролива Стур-Фиорд, полностью изменило картину сейсмичности района. Им был инициирован интенсивный афтершоковый процесс, длящийся более 3 лет и не закончившийся к моменту написания данного автореферата. Данный сейсмический процесс является беспрецедентным для района архипелага Шпицберген, как по длительности, так и по количеству событий.

Рис.]. Карта исследуемого района

Сравнимые по магнитуде землетрясения ранее регистрировались в данном районе лишь дважды. Это упомянутое выше землетрясение 1976 года с объёмной магнитудой mb=5.5 по каталогу ISC [Панасенко Г.Д., Кременецкая Е.О., Аранович З.И., 1987] и землетрясение 4 июля 2003 года с магнитудой mb=5.3.

Таким образом, землетрясение 21 февраля 2008 года имевшее моментную магнитуду Mw=6.1 (mb=5.8) и порождённый им сейсмический процесс, несомненно, представляют большой научный интерес, достойный подробного исследования.

Ввиду крайне высокой интенсивности и большой длительности процесса, для обработки непрерывных сейсмологических данных был предложен новый алгоритм автоматической локации землетрясений.

Вопросы детектирования и локации сейсмических событий по одиночным станциям

В последние десятилетия, на фоне процесса постоянного расширения и уплотнения мировой сети сейсмических станций, значительными темпами увеличиваются и объёмы собираемой цифровой информации. Очевидно, что ручная обработка таких объёмов информации невозможна. Поэтому большое внимание уделяется развитию методов автоматического детектирования и локации сейсмических событий. Все

существующие методы автоматической обработки данных по одиночным станциям можно разделить на два больших класса, в зависимости от того, какими средствами регистрируется сейсмический сигнал: одиночной трёхкомпонентной станцией или группой однотипных сейсмометров. Для каждого из этих типов регистрирующей аппаратуры разработан большой набор алгоритмов. В основе большинства методов автоматической локации по данным трёхкомпонентных станций лежит поляризационный анализ [Jurkevic А., 1988]. Для автоматического детектирования и локации сейсмических событий по данным сейсмических групп наиболее распространённым и основополагающим для многих методов является метод beamforming, суть которого заключается в поиске максимального значения суммы сигналов по всем каналам на некотором участке, сдвинутых соответственно предполагаемому азимуту и скорости подхода волны.

На основе обзора уже существующих методов и с учётом некоторых особенностей конкретного исследуемого сейсмического процесса, был предложен новый метод автоматической локации сейсмических событий, подробно описанный во второй главе.

Модели афтершоковых процессов

Исследование афтершоковых последовательностей как отдельного сейсмологического феномена имеет более чем столетнюю историю. Первые работы, посвященные поиску статистических закономерностей во временном развитии таких процессов, были выполнены японским учёным Ф. Омори ещё в конце XIX века [Omori F., 1894]. Предложенный им закон, описывающий гиперболическую зависимость уменьшения количества афтершоков со временем, и позднее доработанный Т. Утсу [Utsu Т., 1961] был неоднократно подтверждён на большом числе афтершоковых последовательностей по всему миру.

Однако существуют сейсмические последовательности описать временное развитие которых с помощью закона Омори невозможно. Такой класс процессов в литературе именуется ветвящимися процессами и для их описания разработан ряд моделей, наиболее распространённой и применимой из которых является ETAS модель.

Ещё один класс сейсмических процессов, развитие во времени которых не описывается законом Омори - это рои землетрясений. Зачастую такие сейсмические последовательности проявляются в районах высокой магматической активности или же в районах активных тектонических процессов, в частности, на срединно-океанических хребтах. Во внугриплитовых обстановках такие процессы довольно редки, наиболее изученным районом проявления таких роёв землетрясений является область Богемия в Центральной Европе. Там генерация роёв землетрясений ассоциируется с продвижением

сквозь Земную кору мантийного флюида, эмитируемого активным магматическим очагом, располагающимся под границей Мохо. Подтверждение этой гипотезы найдено в замерах отношения изотопов гелия (ЗНе/4Не), маркирующими выход на поверхность мантийного флюида.

Выводы:

Проанализировав результаты многолетних наблюдений за сейсмичностью района архипелага Шпицберген, можно сделать вывод, что изучаемый нами сейсмический процесс в зоне Стур-Фиорд и инициировавшее его землетрясение являются беспрецедентными явлениями для этого района. Однако сравнимы по энергии внутриплитовые события отмечались здесь и в предыдущие годы.

Систематизировав известные методы автоматического детектирования и локации сейсмических событий, как по сейсмическим группам, так и по трёхкомпонентным станциям, автор получил необходимый багаж знаний для разработки нового алгоритма локации землетрясений по одиночной сейсмической группе.

Глава 2. Использованные данные и методология исследования

Анализ каталога Международного сейсмологического Центра (ISC), являющегося наиболее полным источником информации о мировой сейсмичности, показал, что для абсолютного большинства землетрясений из региона архипелага Шпицберген, исходными данными являются каталоги норвежского сейсмологического института NORSAR. NORSAR публикует два каталога региональной сейсмичности: RRB (Regional Reviewed Bulletin), уточнённый каталог, однако, включающий в себя только события с магнитудой больше 2 единиц и GBF (Generalized BeamForming) -автоматически формируемый каталог, не имеющий ограничений по магнитудной представительности. Однако при детальном анализе каталога GBF выявились некоторые недостатки, связанные с ограничениями, существующими в алгоритме его формирования. Это выражалось в том, что для большого количества сейсмических событий из зоны Стур-Фиорд были с недопустимыми ошибками определены координаты эпицентров, а часть землетрясений (с магнитудами до 3) и вовсе отсутствовала.

Таким .образом, было принято решение самостоятельно переобработать данные сейсмической группы «Шпицберген» (SPI), принадлежащей агентству NORSAR. Доступ к непрерывным данным этой сейсмической группы был предоставлен КФ ГС РАН, имеющему долголетнюю тесную научную кооперацию с NORSAR.

Сейсмическая группа «Шпицберген» (SPI) представляет собой набор однотипных датчиков, расположенных на двух концентрических кругах. На внешнем круге радиусом 500 метров находятся 5 длиннопериодных трёхкомпонентных датчиков производства фирмы Guralp, на внутреннем круге радиусом 200 метров расположены 3 вертикальных сейсмометра, в центре группы располагается ещё один трёхкомпонентный датчик. Максимальный перепад высот между датчиками составляет 150 метров.

Для обработки такого большого массива данных был предложен новый алгоритм автоматической локации землетрясений, учитывающий все недостатки уже существующих алгоритмов и использующий преимущества группы SPI - регистрацию событий, как однотипными вертикальными датчиками, так и трёхкомпонентными станциями.

На первом этапе в непрерывных сейсмических данных происходит детектирование участков, которые могут быть фазами сейсмического события. Детектирование производится STA-LTA детектором по трассе с вычтенным уровнем шума [Асминг В. Э., 2004]. То есть на первом этапе путём усреднения амплитуд в коротком временном окне, длиной 1 сек, рассчитывается огибающая сигнала. Далее статистически оценивается уровень шума для огибающей. После чего рассчитывается отношение сигнал/шум (SNR);

SNR(t) =

SIGNALit) - NOISE) / NOISE, если (SIGNAL > NOISE)

0, в противном случае

То есть мы получаем трассу SNR(t), которая на участке отсутствия сигнала принимает значения близкие к нулю. И детектирование вступлений волн производится по этой трассе, поиском моментов когда разница средних амплитуд в окнах STA и LTA станет выше некоего порога. Далее отобранные таким детектором фазы сейсмических сигналов передаются в алгоритм «совместный beamforming» для ассоциации и оценки координат эпицентра, вслучае обнаружения реального сейсмического события.

Суть метода «совместный бимформинг» заключается в том, что для каждой обнаруженной пары фаз сейсмических волн, проверяется гипотеза о том, что первая фаза является Р-волной пришедшей с азимута а, а вторая -S-волной пришедшей с того же азимута.

Проверка этой гипотезы выполняется совокупностью двух методов.

Первый метод является развитием метода beamforming. Метод beamforming основывается на том, что записи всех датчиков группы содержат примерно одинаковые волновые формы, смещённые друг относительно друга на некоторое время, зависящее от угла подхода волны и её скорости: At(a ,V).

Сдвинув записи на At, рассчитанное для истинного азимута и соответствующей скорости регистрируемой волны, мы получим практически полностью совпадающие записи, сумма которых увеличит сигнал в N раз, где N- число датчиков группы.

Суть метода «совместный beamforming» заключается в том, что, на этапе определения скорости и направления подхода волны, для каждой пары из списка отобранных претендентов Р и S-волн, проверяется гипотеза о том, что первый из них является фазой Р волны, а второй S- от одного и того же события.

Пусть на участке записи [tpi,tp2] существует фаза сейсмической волны о которой мы предполагаем, что это приход Р-волны, а на участке [tsi,ts2] -предполагаемый приход S-волны от того же события.

Максимизируем функцию

Мд.У}= '_ '_>

где Vp - скорость Р-волны, R=const=Vp/Vs (может задаваться равным Знаменатель дроби служит для нормировки, с целью более удобного подбора порогового значения функции.

Другими словами, для каждой пары (a,Vp) (азимут, кажущаяся скорость Р-волны) фрагменты записи, содержащий предполагаемую волну Р, сдвигаются на времена, вычисленные для данного азимута и скорости Р-волны:

иРРег)>

а фрагменты, содержащие S-волну - на времена, вычисленные для согласованной скорости S-волны:

A t,(^VP/R,VSupper),

то есть, VS=VP/R.

Результирующая функция JB(a,Vp) является оценкой предположения, что первый фрагмент содержит приход волны Р, а второй - S от одного и того же события. При вычислении временных сдвигов приходов вол на датчики учитываются их высоты.

Функция JB(a,Vp) умножается на функцию оценки принадлежности анализируемых фаз к одному и тому же событию по поляризационным параметрам RP(a):

RP(a) = шах(Ря1(а)[ЗР,2(аД1-|Рр2(а)|)),

где Ppi(a) - рейтинговая поляризационная функция гипотезы о том, что первая фаза принадлежит Р-волне, Рй(а) - рейтинговая поляризационная функция гипотезы о том, что вторая фаза принадлежит S-волне, а 1-|Рр2(а)|, отрицание того, что вторая фаза также представляет собой Р-волну.

Результирующая функция может быть записана как:

Re Vp) = Ща, VpJMP{a)

Таким образом, процесс локации заключается в переборе попарно всех обнаруженных фаз сейсмических волн и расчёте для них функции Res(a, Vp), и те фазы, для которых Res(a, Vp) превысит заданный порог, признаются принадлежащими одному событию, а по временам вступления фаз и азимуту а, определяются координаты эпицентра.

Так как входными параметрами для данного алгоритма являются скорость продольной волны в верхнем слое земной коры и отношение скоростей Vp/Vs, была произведена оценка влияния точности задания этих параметров на работу алгоритма. По результатам проверки алгоритм «совместный beamforming» показал себя достаточно гибким по отношению к входным параметрам Vp/Vs и Vp>upper.

Представленный алгоритм был встроен в программу автоматического детектора локатора UDL (universal detector and locator). Результаты работы которого приведены в третьей главе.

Выводы

Проанализированы открытые источники данных по сейсмическому процессу в зоне Стур-Фиорд и принято решение, что ни один из них не удовлетворяет условиям, предъявляемым нами к детальному исследованию данного процесса.

Для самостоятельной обработки доступных данных сейсмической группы «Шпицберген», предложен новый алгоритм автоматической локации, учитывающий недостатки уже существующих.

Алгоритм показал высокую устойчивость к неточности задания входных параметров отношения скоростей продольной и поперечной волн -Vp/Vs и скорости продольной воны в верхнем слое VpiUpper.

Глава 3. Результаты обработки данных

Для создания детальной картины развития сейсмического процесса зоны Стур-Фиорд, с применением предложенного алгоритма «совместный beamforming», был обработан массив непрерывных данных сейсмической группы SPI, за период с 01.01.2008 по 31.12.2010. По результатам обработки

построены графики, отражающие временное развитие сейсмического процесса в исследуемой зоне (рис. 1.).

>s <и

д 4000

ч:

О чппп

Л

В) 2000 «

S

1000

я

10 о

О о

Ь,.,,^, и! „и

200 400 600 800 1000

Номер дня от 01.01.2008

200 400 S00 300 1000

Номер дня от 01.01.2008

Рис.1. Распределения числа землетрясений из зоны Стур-Фиорд за период с 01.01.2008 по 31.12.2010: а) - для событий всех магнитуд; б) - события смагнитудой больше 2

По характеру графика повторяемости (рис. 2а.), построенного для полученной выборки, можно сделать выводы о полноте результирующего каталога. Так как график имеет линейный спад, начиная с магнитуды -0.2,

можно заключить, что начиная с данной магнитуды, автоматический детектор-локатор отобрал и определил координаты практически всех событий из зоны Стур-Фиорд.

>S S

ID О О

& О

Магнитуда

то

О О

S У

Магнитуда

Рис.2. Распределение числа событий по магнитудам: а) график повторяемости землетрясений, построенный для выборки из зоны Стур-Фиорд новым алгоритмом; б) сравнение числа землетрясений из области Стур-Фиорд в каталоге GBF и в полученном нами каталоге UDL

Для оценки на представительность полученного каталога мы сравнили его с автоматическим каталогом GBF агентства NORSAR, формируемым по результатам обработки региональной сети сейсмических станций. Полученный нами каталог показал значительное преимущество в количестве отобранных событий с малыми магнитудами (М<1), а также небольшое преимущество в количестве отобранных землетрясений более высоких магнитуд (М>1.5).

Также была выполнена проверка каталога на подверженность влиянию вариаций естественного сейсмического шума. Другими словами был выполнен поиск взаимосвязи вариаций естественного сейсмического шума с количеством, отбираемых детектором локатором, землетрясений. Для этого за весь исследуемый период был выполнен расчёт сейсмического шума по группе SPI. Оказалось, что вариации сейсмического шума имеют строгий годовой период, с максимумом в январе-феврале и минимумом в июне-июле. Однако прямой зависимости между количеством отбираемых событий и поведением шума не прослеживается.

По результатам автоматической локации эпицентры абсолютного большинства землетрясений, исследуемого сейсмического процесса, легли в круг радиусом 50 км и центром вблизи эпицентра главного толчка. Уточнённая локация показала, что линейное расстояние между эпицентрами отдельных землетрясений из исследуемой области достигает 60 км.

Анализ спектрального состава землетрясений зоны Стур-Фиорд показал, что спектры различных событий довольно сильно разнятся. Проведённый, для спектров сильнейших землетрясений, кластерный анализ показал, что выбранные события по спектральному составу делятся на 4 группы, однако три из них можно объединить в одну. Тогда все события условно разделятся на две группы: с максимумом в области низких частот (ниже 5 Гц) и с максимумом в области высоких частот (выше 10 Гц). Причём приуроченность землетрясения к тому или иному классу никак не связана ни с расстоянием от эпицентра до станции, ни со временем развития процесса, ни с магнитудой.

Также при ручной обработке результатов был выявлен класс крайне низкочастотных землетрясений, отличительными чертами которых являются: узкая полоса частот, практически вся энергия колебаний лежит в области до от 1 до 6 Гц; максимум частотного спектра на 2.5-3 Гц; одинаковый спектральный состав для продольной и поперечной волн; низкие магнитуды, не превышающие 0.3 единицы.

Для исследования любого сейсмического процесса глубина землетрясений является крайне значимым параметром. Однако определение глубины - достаточно трудная задача с неустойчивым решением, требующая

знания точного скоростного разреза и большого числа станций, по возможности, окружающих очаг со всех направлений. В случае данного исследования в нашем распоряжении имелись данные только трёх станций, лежащих по одну сторону от события, практически на одной линии, что с учётом крайне сложного и неоднородного геологического строения Шпицбергена, делает задачу точного определения глубин землетрясений из этой области практически нерешаемой. Поэтому для получения оценок глубин сильнейших землетрясений зоны Стур-Фиорд мы предложили способ такой оценки по согласованности линии обратного азимута (определенной методом «совместный бимформинг») и линии Р-Р, построенной для пары станций. Линия Р-Р, представляет собой геометрическое место точек, из которых сейсмическая волна (Р) могла прийти на станции с соответствующей, замеренной, задержкой по времени. Таким образом, строя эту линию для различных глубин мы оценивали ее согласованность с линией азимута. Полученные оценки дали значения глубин для разных событий от 30 до 70 км. Стоит особо отметить высокую чувствительность данного подхода к заданию скоростной модели. Поэтому полученные оценки можно рассматривать лишь как предварительные в рамках применяемой нами модели.

Выводы

Полученный, с применением нового алгоритма совместного анализа фаз Р и S-волн, каталог для зоны Стур-Фиорд является наиболее полным источником фактического материала о данном сейсмическом процессе. Сравнение с существующими каталогами показало его большую представительность.

Проведённый анализ показал строгий годовой ход вариаций естественного сейсмического шума в месте расположения сейсмической группы SPI, однако, прямой взаимосвязи между количеством детектируемых землетрясений и вариацией естественных сейсмических шумов не выявлено.

Линейная протяженность сейсмической зоны Стур-Фиорд составляет 60 км. А все землетрясения из этой области могут быть расклассифицированы на три группы. Две, из которых, отличаются максимумом частот в спектральном составе. Третья группа представляет собой крайне низкочастотные события со следующим набором отличительных черт: узкая полоса частот с максимумом на 2.5-3 Гц, одинаковые спектры для продольных и поперечных волн, события имеют малые магнитуды, редко превышающие 0.3 единицы.

Глава 4. Анализ результатов обработки данных по сейсмическому процессу зоны Стур-Фиорд

Анализируя результаты обработки данных, в частности пространственное распределение эпицентров землетрясений необходимо учитывать геолого-тектонические особенности исследуемого района. Однако согласно карте основных разломов района архипелага Шпицберген [Steffen G.B., Paul G., 2003], область локализации большинства эпицентров зоны Стур-Фиорд не совпадает ни с одним известным разломом. Приуроченность к какому либо разлому также не прослеживается и по геометрии расположения сильнейших событий. Другими словами эпицентры образуют область неопределённой формы, без какого либо линейного тренда.

Нами был произведён поиск имевших место сейсмических последовательностей в районе архипелага Шпицберген по каталогу NORSAR GBF. Подобных, как по числу событий, так и по длительности выявлено не было.

При анализе временного развития сейсмического процесса зоны Стур-Фиорд были отмечены периоды активизации сейсмической активности. Причём активизировались одновременно и сильные и слабые события (рис. 3). Поиск спектральным методом характерных периодов показал наличие трёх доминирующих периодов в 122, 347 и 440 суток.

Процессы такого характера, когда наблюдается временная активизация сейсмичности без одного ярко выраженного главного толчка, в литературе описываются как рои землетрясений. Таким образом, наблюдаемый нами процесс можно представить как суперпозицию затухающего афтершокового процесса и роёв землетрясений. Источником энергии для генерации роёв может служить активный магматический очаг, находящийся под границей Мохо, аналогично модели, описанной в 1 главе для центральной Богемии.

Описание подобного типа событий может быть найдено в работах [Горельчик В.И., Гарбузова В.Т., Сторчеус А.В., 2004; Горельчик В.И., Сторчеус А.В., 2001; Горельчик В.И., Сторчеус А.В., 1999], где подобные сейсмические события именуются как «глубинные длиннопериодные (ГДП) землетрясения». Стоит сказать, что регистрируются они на глубинах 20-40 км под группой Ключевских вулканов. Их отличительные черты в точности совпадают с характеристиками наблюдённых нами событий.

200

400

60 0

SOO

1000

>s s

В

3

ID 0 0

0 ffi I

4

0 *

200

Номер дня от 01.01.2008

Рис. 3. Распределение числа землетрясений с М<1 во времени. Плавной линией показан период в 400 дней. Звёздами нанесены сильные землетрясения I (М>3.5).Как отмечалось в третьей главе, среди большого числа

отобранных автоматическим детекторо-локатором событий из сейсмической зоны Стур-Фиорд, встречались землетрясения, I у которых практически вся энергия колебаний лежала в полосе

) частот ниже 6 Гц. Этот класс событий был условно назван нами

| «крайне низкочастотными землетрясениями». Анализ выборки таких

событий показал, что их магнитуды редко превышают 0.3 единицы

Наиболее вероятным механизмом генерации ГДП событий авторы (работы [Горельчик В.И., Гарбузова В.Т., Сторчеус А.В., 2004], считают импульсы давления в магме, заполняющей трещины горных пород вмещающих магматический резервуар. Возникают такие импульсы давления вследствие быстропротекающих фазовых переходов. Для сравнения ГДП (землетрясений и крайне низкочастотных событий из зоны Стур-Фиорд (Приведём рисунок из работы [Горельчик В.И., Гарбузова В.Т., Сторчеус А.В., 2004], сравнивающий спектры ГДП землетрясений и обычных вулканотектонических событий и аналогичный рисунок для зоны Стур-! Фиорд.

а

6 .9 кнч Тектои. ......1ST---------r—I Д p ] if i i

О .* \ , A,hi > \ ; i i j i 1 I !\ 1 4 U/l il

O.S " / i Л/ "' i > 1 / Л d V ' | i ||

о" ' з"...... s s Частота

... i 1 ; кнч К / .....*" " " |м 5Г Тектон.Д S\ \> ^ U \ Щ (U ' j \ У J I \ k

I | j | ? 5 f' Hfy *

•» .з м

>■ ■ v, .....„ ..................

Частота б

ЩП | ВТ А

I 1 1

1 М

Я / \

» 1 / /

/ Г

л

8.6 Ш ■ !5"

Сгжтях кяеречны* еспн П5П| 81

■ A 1 ? f

H j .! ■ I S h I f\ i ¥ u i - * i

/ . ,1.---гТ"- >_г-—■—r 1 частого, гj,

5 %.i Ы IS Ш- ISO

Рис.4. Сравнение спектров: а) для зоны Стур-Фиорд спектр крайне низкочастотного события и обычного тектонического землетрясения; б) для группы Ключевских вулканов, спектр ГДП землетрясения и обычного вулканотектонического

Обобщив всю имеющуюся у нас информацию о временном распределении количества землетрясений и о некоторых особенностях регистрируемых событий, приведённых выше, можно предложить следующую модель, описывающую развитие сейсмического процесса в зоне пролива Стур-Фиорд.

Сильное тектоническое землетрясение 21 февраля 2008 года, имевшее моментную магнитуду Mw=6.1 привело к локальному нарушению архитектуры нижних этажей кристаллического фундамента платформы и тем самым привело к образованию каналов поднятия магматического флюида и, возможно, мантийного вещества. С течением времени поднимающийся магматический флюид образовал под эпицентральной зоной области повышенного давления и, соответственно, пониженной механической прочности. Разгрузка напряжения в этих областях происходит через разрушение вмещающих пород и выражается в роях землетрясений. Этот механизм предполагает наличие под сейсмической зоной, на глубинах, близких к глубине границы Мохо, активного магматического очага.

Подтверждение данной гипотезы может быть найдено путём

проведения замеров отношения изотопов 3 Не / 4Не в пробах в придонном слое воды, а также измерением теплового потока в районе афтершоковой области.

Выводы

По результатам анализа обработанных данных по сейсмическому процессу зоны Стур-Фиорд, автором сделаны следующие выводы:

- эпицентры землетрясений не приурочены ни к одному известному разлому. Также не прослеживается какого-либо линейного тренда в распределении эпицентров, по которому можно было бы маркировать наличие в данной зоне геологического разлома.

- выявлена периодичность в активизации сейсмичности, имеющая характер роёв землетрясений.

выявлен класс крайне низкочастотных землетрясений, характеризующихся узкой полосой спектрального состава (вся энергия колебаний лежит в области частот ниже 6 Гц) с максимумом на 2.5-3 Гц и низкими магнитудами (не более 0.3 единицы). Подобные сейсмические события в литературе описаны как глубинные длиннопериодные землетрясения (ГДП), регистрируемые под группой Ключевских вулканов. Механизмы генерации таких событий ассоциируются с пульсациями давления в магматическом очаге, связанными с моментальными фазовыми переходами магматического вещества.

- обобщив всю имеющуюся информацию, мы предложили модель, объясняющую характер изучаемого сейсмического процесса. В соответствии с этой моделью сильное тектоническое землетрясение 21.02.2008 привело к локальному нарушению архитектуры нижних этажей кристаллического фундамента платформы и тем самым привело к образованию каналов поднятия магматического флюида и, возможно, мантийного вещества. Поднимающийся магматический флюид образовал в плохо проницаемой толще земной коры области повышенного давления и пониженной механической прочности, разрядка напряжений в которых происходит за счёт роёв землетрясений.

Заключение

Данная работа представляет собой детальное исследование сейсмического процесса зоны пролива Стур-Фиорд, архипелага Шпицберген с применение новых подходов к автоматической локации сейсмических событий. Исследуемый сейсмический процесс был инициирован сильнейшим внутриплитовым землетрясением данного региона, произошедшим 21 февраля 2008 года.

В работе предложен новый алгоритм автоматического детектирования и локации сейсмических событий по одиночной сейсмической группе, заключающийся в совместном анализе фаз Р- и S-волн. Данный метод является развитием широко известного метода beamforming и совместного поляризационного анализа и учитывает недостатки уже существующих алгоритмов.

С применением предложенного алгоритма автоматически обработаны данные по сейсмической группе SPI, принадлежащей норвежской сейсмологической организации NORSAR.

Анализ полученного каталога показал высокое качество работы предложенного алгоритма.

По результатам автоматической обработки получен максимально подробный каталог и соответствующая база данных землетрясений исследуемой области.

На основании полученных данных произведена оценка линейных размеров афтершоковой области.

Выполнена классификация землетрясений по спектральному составу. Как результат выделено два класса сейсмических событий: с доминирующей высокой частотой и с максимумом энергии в низких частотах.

Так же выявлен отдельный класс сейсмических событий - крайне низкочастотные землетрясения. Для событий данного класса характерными

вляются следующие свойства: одинаковый спектральный состав фаз родольных и поперечных волн, практически вся энергия колебаний лежит в бласти ниже 6 Гц с максимумом примерно на 3 Гц, магнитуда редко ревышает 0.3 единицы.

При анализе временного распределения числа событий выявлена ериодичность в 112, 347 и 440 суток.

На основании полученных данных и информации, ранее публикованной другими авторами, выдвинута модель, объясняющая одобное поведение сейсмического процесса во временной области.

сновные положения диссертации отражены в следующих работах.

Статьи в рецензируемых изданиях:

В.Э. Асминг, А.В. Федоров. Модернизированный алгоритм втоматического детектирования и локации землетрясений по одиночной ейсмической группе и опыт его применения для изучения афтершоковой юследовательности землетрясения в районе архипелага Шпицберген // ейсмические приборы, 2010, Т. 46, № 2, с.48-57.

Перевод данной статьи: Asming V.E. and Fedorov А. V. The Improved Igorithm of Automatic Detection and Location of Earthquakes by a Single Seismic rray and Its Application for Study of Aftershock Sequence in the Spitsbergen ■ rchipelago// Seismic Instruments, 2011, Vol. 47, No. 1, pp. 1-7. © Allerton Press, tic., 2011. ISSN 0747J239

А. А. Жамалетдинов, A. H. Шевцов, Т. Г. Короткова, Ю. А. Копытенко, . С. Исмагилов, М. С. Петрищев, Б. В. ЕфимовЗ, М. Б. Баранник, В. В. олобов, П. И. Прокопчук, М. Ю. Смирнов, С. А. Вагин, М. И. Пертель, Е. Д. 1ерещенко, А. Н. Васильев, В. Ф. Григорьев, М. Б. Гохберг, В. И. Трофимчик, ). М. Ямпольский, А. В. Колосков, А. В. Федоров, Т. Корья, Глубинные электромагнитные зондирования литосферы восточной части Балтийского (Фенноскандинавского) щита в поле мощных контролируемых источников и промышленных ЛЭП (эксперимент FENICS) // Физика Земли, 2011, № 1, с. 4-26.

В сборниках и материалах конференций:

1. Асминг В. Э., Федоров А. В., Евтюгина 3. А.. Программное обеспечение многоканальной системы сбора и передачи данных Кольского филиала геофизической службы РАН // Материалы Международной научно-технической конференции «Наука и образование - 2009», г. Мурманск -электронный текст ФГОУВП «МГТУ», НТЦ «Информрегистр» 0320900170. - с. 158-161.

2. Фёдоров А. В., Асминг В. Э., Евтюгина 3. А. Первые результаты обработки данных о сейсмическом процессе в зоне Стур-фиорд, архипелаг Шпицберген // Материалы межд. науч.-техн. конф.. Мурманск, 5-12 апреля 2010 г. МГТУ. - Электронный текст, НТЦ «Информрегистр» 0321000362. - с. 344 -336.

3. Асминг В.Э., Федоров А.В. Сейсмический процесс зоны Стур-фиорд, архипелаг Шпицберген // Материалы Международной научной конференции "Природа шельфов и архипелагов Европейской Арктики", "Комплексные исследования природы Шпицбергена". 27-30 октября 2010 г., вып. 10, г. Мурманск. М.: ГЕОС, 2010. С. 351-356.

4. Асминг В.Э., Федоров А.В. Алгоритм совместного анализа фаз Р и S по данным сейсмической группы II Материалы Пятой Международной сейсмологической школы "Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных", Владикавказ, 4-8 октября 2010 года. С. 20-24.

5. Асминг В.Э., Баранов С.В., Виноградов А.Н., Евтюгина З.А., Нахшина Л.П., Прокудина А.В., Федоров А.В. Сейсмический процесс в зоне Стур-фиорд, архипелаг Шпицберген // Сборник избранных материалов юбилейной международной научно-технической конференции «Наука и образование-2010» (5-12 апреля 2010) Мурманский государственный технический университет, Мурманск, 2010. В печати

6. Асминг В.Э., Федоров А.В. Об одном новом подходе к обработке данных сейсмической группы. Материалы межд. науч.-техн. конф.. Мурманск, 5-12 апреля 2010 г. МГТУ. - Электронный текст, НТЦ «Информрегистр» 0321000362.-с. 344-336.

втореферат

>ЕДОРОВ Андрей Викторович

ЕЙСМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЗОНЫ ПРОЛИВА СТУР-ФИОРД РХИПЕЛАГА ШПИЦБЕРГЕН

ехнический редактор В.Ю.Жиганов

Лицензия ПД 00801 от 06 октября 2000 г.

Подписано к печати 20.04.2011 Формат бумаги 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Times/Cyrillic Уч.изд.л. 1.64. Заказ № 19. Тираж 100 экз.

Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова 184209, Апатиты, Мурманская область, ул.Ферсмана, 14

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Федоров, Андрей Викторович

Введение.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

ВВЕДЕНИЕ.

Раздел 1.1. История сейсмологических исследований на архипелаге

Шпицберген.:.

Раздел 1.2. Методы автоматического детектирования и локации сейсмических событий.

Раздел 1.3 Физические и статистические модели афтершоков.

Раздел 1.4 Источники природной сейсмичности, ассоциируемые с магматическими проявлениями.

Выводы.

ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДАННЫЕ И МЕТОДОЛОГИЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ.!.

Введение.

Раздел 2.1. Данные доступные для исследования сейсмического процесса зоны Стур-Фиорд.

Раздел 2.1.1. Анализ GBF бюллетеней NORSAR с целью отбраковки ложных срабатываний.

Раздел 2.2. Обработка непрерывных сейсмических данных. Алгоритм Joint

Beamforming.

Раздел 2.2.1. Детектирование вступлений сейсмических волн.

Раздел 2.3. Программа UDL (Universal Detector and Locator).

Раздел 2.4. Решение проблемы поиска периодов дефектных записей на различных каналах сейсмической группы SPI.

Выводы.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ.

Введение.

Раздел 3.1 Параметры землетрясения 21 февраля 2008 года в проливе Стур

Фиорд и оценка области инициированных им афтершоков.

Раздел 3.2. Анализ полученного программой UDL каталога землетрясений из области пролива Стур-Фиорд.

Раздел 3.3. Спектральный состав землетрясений исследуемой области.

Раздел 3.4. Оценка глубин землетрясений зоны Стур-Фиорд.

Выводы.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ПО

СЕЙСМИЧЕСКОМУ ПРОЦЕССУ ЗОНЫ СТУР-ФИОРД.

Введение.

Раздел 4.1 Геологическая обстановка.

Раздел. 4.2. Афтершоковые последовательности Шпицбергена.

Раздел 4.3. Анализ временного развития сейсмического процесса.

Раздел 4.4. Крайне низкочастотные землетрясения и их возможная связь с магматическими проявлениями.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Сейсмический процесс зоны пролива Стур-Фиорд архипелага Шпицберген"

Представленная работа посвящена исследованию сейсмического процесса зоны пролива Стур-Фиорд, архипелаг Шпицберген. Для проведения детального анализа изучаемого процесса по имеющимся данным, разработан и применён алгоритм совместного анализа фаз Р и 8-волн по данным одиночной сейсмической группы. Приводятся результаты работы детектора-локатора, реализующего предложенный алгоритм, и выдвигается гипотеза, объясняющая нетипичное, для афтершоковых последовательностей временное развитие наблюдаемого процесса.

Актуальность работы:

Науки о Земле и сейсмология в частности активно развиваются в последние годы. Растёт понимание необходимости увеличения информации о процессах в недрах Земли для более точного управления природными и природно-техногенными рисками. Во всём мире растёт и развивается сеть сейсмических станций. Однако районы Арктики пока остаются мало затронутыми этими процессами. Сеть станций в арктических районах нашей страны остаётся крайне редкой. В тоже время значительно активизируется хозяйственная деятельность в этом регионе, возрастает интерес к промышленному освоению запасов углеводородов.

В сложившейся ситуации для повышения эффективности мониторинга сейсмичности и увеличения знаний о геофизических процессах в таком бурно развивающемся, но не обеспеченном достаточно плотной сетью станций, районе нашей планеты необходимо уметь уверенно выявлять и определять местоположение эпицентров слабых событий только по одной сейсмической станции.

Предложенный в данной работе алгоритм обработки данных по одиночной сейсмической группе может быть полезен в подобной ситуации.

На примере исследования афтершоковой последовательности землетрясения 21.02.2008, произошедшего в проливе Стур-Фиорд, показано, что описанный алгоритм выявляет и лоцирует практически все сейсмические события с магнитудой больше -0.2 из исследуемого района. Такой низкий порог отбираемых событий обеспечивает максимально высокую представительность получаемого каталога, что позволяет детально анализировать сейсмический процесс и делать выводы о геологических особенностях изучаемого района лишь по данным одиночной сейсмической группы.

Ввиду того, что установка и обслуживание сейсмических станций в таком малонаселенном и необеспеченном достаточной инфраструктурой районе как Арктика, требует очень больших финансовых затрат, полагаться на то, что в ближайшие годы сеть станций в данном регионе станет сравнимой по плотности с другими более освоенными районами Земли не приходится. Таким образом, работы, нацеленные на развитие методов точного автоматического наблюдения за сейсмичностью, и позволяющие лучше понять геофизические процессы таких районов являются крайне актуальными.

Цель работы:

На основе данных сейсмической группы 8Р1 исследовать сейсмический процесс зоны Стур-Фиорд, инициированный сильнейшим землетрясением данного региона с моментной магнитудой М\у=6.1.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:

• Разработать и внедрить в рутинную обработку алгоритм автоматического детектирования и локации сейсмических событий по одиночной сейсмической группе. При этом учесть недостатки уже существующих и применяемых алгоритмов.

• С применением нового алгоритма получить максимально полный каталог сейсмических событий из изучаемой области и на его данных определить параметры сейсмически активной зоны и получить временное распространение событий.

• Изучить и выявить закономерности во временном распределении и спектральном составе землетрясений из исследуемой области.

Методика исследования: Поставленные задачи и цели достигались с применением методов автоматического детектирования и локации сейсмических событий в зашумлённой среде, применялись поляризационные методы анализа сигналов, а также методы цифровой фильтрации сигналов. Часть задач решалась с применением методов корреляционного и статистического анализа.

Практическая ценность и реализация работы:

Предложенный в работе алгоритм автоматического детектирования и локации сейсмических событий представляет собой удобный инструмент для наблюдения за сейсмичностью по данным лишь одиночной сейсмической группы. Автоматический детектор-локатор, реализующий данный алгоритм принят в КФ ГС РАН в качестве основного инструмента рутинной обработки данных для наблюдения за сейсмичностью архипелага Шпицберген и прилегающей территории.

Полученные в результате работы каталог и база данных землетрясений сейсмического процесса в зоне Стур-Фиорд являются наиболее полными источниками фактического материала о данном сейсмическом процессе.

Полученные в диссертации результаты частично вошли в годовые отчёты КФ ГС РАН за 2009 и 2010 гг, а также в заключительный отчёт по теме «Изучение пространственно-временных вариаций сейсмических процессов в Евро-Арктическом регионе с оценкой влияния на геодинамический режим энергетических потоков, генерируемых техногенными процессами и инфразвуковыми полями в атмосфере».

Научная новизна работы:

Научная новизна работы заключается в следующем:

Впервые предложен алгоритм автоматической локации землетрясений путём совместного анализа фаз Р и S-волн сейсмического события, являющимся развитием и обобщением широко известного метода «бимформинг» и ранее предложенного (,Asming V.E., Kremenetskaya Е.О., 2003) метода совместного поляризационного анализа.

Впервые, для района архипелага Шпицберген, создана, с применением предложенного алгоритма, наиболее полная база данных землетрясений для отдельного сейсмического процесса.

Впервые, для района архипелага Шпицберген, выявлен класс крайне низкочастотных землетрясений, ранее описанный и регистрируемый под группой Ключевских вулканов (Горельчик В.И., Сторчеус A.B., 2001).

Предложена классификация по спектральному составу сейсмических событий из зоны Стур-Фиорд, разделяющая все события на два класса: с максимумом энергии колебаний в области низких частот и с максимумом в области высоких частот.

Выдвинута гипотеза, объясняющая нетипичное для афтершоковых последовательностей временное распределение числа событий в данной зоне, предполагающая наличие под афтершоковой областью активного магматического очага, обеспечивающего приток энергии, не позволяющий последовательности затухнуть столь долгое время.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложенный в работе алгоритм обнаружения землетрясений путём совместного анализа фаз Р и S-волн позволяет уверенно выделять сейсмические события по данным одиночной сейсмической группы.

2. Линейная протяжённость сейсмической зоны пролива Стур-Фиорд составляет порядка 60 км.

3. Выявлен класс крайне низкочастотных землетрясений, отличительными чертами которых являются: одинаковый спектральный состав фаз продольных и поперечных волн, практически вся энергия колебаний лежит в области ниже 6 Гц с максимумом примерно на 3 Гц, магнитуда редко превышает 0.3 единицы. Остальные же события разделены по спектральному составу на две группы: с максимумом энергии в области низки частот и с максимумом в области высоких частот.

4. Выявлена близкая к годовой периодичность в активизации сейсмического процесса зоны пролива Стур-Фиорд. Периоды активизации слабых и сильных событий совпадают во времени. Изменение количества регистрируемых сейсмических событий не связано с вариациями сейсмического шума.

Структура работы:

Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 92 источника и одного приложения.

В первой главе, носящей обзорный характер, описана история сейсмических исследований на архипелаге Шпицберген и процесс развития сети местных сейсмостанций, дана общая характеристика сейсмичности данного региона;

Рассмотрены современные методы детектирования и локации сейсмических событий;

Произведён обзор статистических моделей пространственно-временного поведения афтершоковых последовательностей и приведены принятые на сегодняшний день физические модели развития афтершокового процесса;

Рассмотрены некоторые источники природной сейсмичности, .ассоциируемые с магматическими проявлениями, порождающие рои землетрясений и возможно сопровождающие афтершоковые процессы сильных внутриплитовых землетрясений архипелага Шпицберген.

Вторая глава посвящена методологическим вопросам детектирования и локации землетрясений по данным одиночной сейсмической группы.

В начале главы даётся анализ всех имеющихся данных о сейсмическом процессе в зоне Стур-Фиорд и обосновывается необходимость разработки нового детектора-локатора учитывающего недостатки имеющихся.

Предлагается- алгоритм совместного анализа фаз Р и Б-волн — «совместный Ьеатй)пш^», являющийся развитием широко известного метода Ьеат:Гогтт§ и метода совместного поляризационного анализа.

Проводится исследование предложенного алгоритма на устойчивость к точности задания входных параметров.

Даётся описание программы автоматического детектора-локатора 1ЮЬ, реализующей предложенный алгоритм.

Рассматривается проблема, связанная с поиском фрагментов дефектных данных на записях сейсмической группы 8Р1.

Третья глава диссертации посвящена анализу результатов работы автоматического детектора-локатора по обработке сейсмического процесса зоны пролива Стур-Фиорд.

Приводятся параметры материнского землетрясения 21 февраля 2008 года и оцениваются линейные размеры области афтершоков.

Даётся анализ полученного с применением предложенного алгоритма каталога сейсмических событий из зоны Стур-Фиорд. Приводятся оценки на полноту и представительность получаемого каталога.

Приводится временное распределение числа землетрясений и его сравнение с вариациями естественного сейсмического шума.

Производится анализ спектрального состава землетрясений из зоны Стур-Фиорд. Описываются «крайне низкочастотные» события.

Приводится оценка глубин происходящих в исследуемой области землетрясений.

Четвёртая глава посвящена интерпретации полученных данных.

В первой части главы дан краткий обзор геологического строения архипелага Шпицберген и основных тектонических структур.

Также представлено краткое описание афтершоковых последовательностей сильнейших землетрясений исследуемого района, и выполнен поиск афтершоковых последовательностей имевших место в последние годы в области архипелага Шпицберген.

Произведён анализ временного распределения числа афтершоков и анализ нетрадиционного развития афтершокового процесса. А именно периодичности увеличения числа землетрясений.

Описаны необычно-низкочастотные события и приведена аналогия с регистрацией подобных землетрясений под группой Ключевских вулканов.

В последней части главы предложена модель, объясняющая нетрадиционное развитие афтершокового процесса зоны Стур-Фиорд.

Апробация

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• Международная научно практическая конференция «Наука и образование» Мурманск (2009, 2010)

• Пятая международная сейсмологическая школа "Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных", Владикавказ 2010

• Международной научной конференции "Природа шельфов и архипелагов Европейской Арктики", "Комплексные исследования природы Шпицбергена" Мурманск 2010.

• NORSAR Infrasound Workshop, Kjeller, Norway, 25-28 January, 2010.

• Cooperative seismological studies on Spitsbergen, Radisson Blu Polar Hotell Spitsbergen March 27 - April 1,2011

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 1 статья в журнале из списка ВАК. Личный вклад автора:

Идея предложенного алгоритма совместного анализа фаз Р и 8-волн по одиночной сейсмической группе является результатом совместного труда автора и руководителей, обработка данных выполнена в основном автором. Предложенная модель развития процесса является результатом коллективного обсуждения, детализация модели выполнена автором.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Федоров, Андрей Викторович

Выводы

В данной главе приведено краткое описание геологического строения архипелага Шпицберген и приведено расположение основных разломов.

На основании результатов точного ручного определения координат эпицентров сильнейших землетрясений данного сейсмического процесса, установить их приуроченность к некоему разлому не удалось. Произведён поиск возможных афтершоковых последовательностей района архипелага Шпицберген по каталогу ОВБ сейсмического агентства N0118АЯ. Сравнимых последовательностей, по длительности и количеству землетрясений, не выявлено.

Выявлена периодичность во временном распределении числа событий из исследуемой зоны. Выявлены доминирующие периоды в 122, 347 и 440 суток. Наличие периодов активизации и ослабления интенсивности сейсмического процесса связывается с наложением на затухающий афтершоковый процесс другого типа сейсмических последовательностей роёв землетрясений.

Приводится аналогия с наиболее изученным районом проявления внутриплитовых роёв землетрясений в Восточной Богемии. Описывается модель объясняющая механизмы генерации таких роёв.

Приведено подробное описание крайне низкочастотных землетрясений из зоны Стур-Фиорд и проведена аналогия с подобными событиями, описанными в литературе и регистрируемыми под группой Ключевских вулканов.

На основании полученных данных и выявленных особенностей характера развития процесса выдвинута гипотеза, в соответствии с которой приток энергии, обуславливающий периодическую активизацию сейсмического процесса, связывается с магматическим очагом предположительно находящимся под сейсмоактивной зоной на глубинах сравнимых с границей Мохо.

Заключение

Данная работа представляет собой детальное исследование сейсмического процесса зоны пролива Стур-Фиорд, архипелага Шпицберген, с применение нового методологического аппарата в области автоматической локации сейсмических событий. Данный сейсмический процесс был инициирован сильнейшим внутриплитовым землетрясением данного региона, произошедшим 21 февраля 2008 года.

В работе предложен новый алгоритм автоматического детектирования и локации сейсмических событий по одиночной сейсмической группе, заключающийся в совместном анализе фаз Р и Б-волн. Данный метод является развитием широко известного метода ЬеатАэпшг^ и совместного поляризационного анализа [25] и учитывает недостатки уже существующих алгоритмов.

С применением предложенного алгоритма автоматически обработаны данные по сейсмической группе 8Р1, принадлежащей норвежской сейсмологической организации N0118 АЯ.

Анализ полученного каталога показал высокое качество работы предложенного алгоритма.

По результатам автоматической обработки получен максимально подробный каталог и соответствующая база данных землетрясений исследуемой области.

На основании полученных данных произведена оценка линейных размеров афтершоковой области.

Выполнена классификация землетрясений по спектральному составу. Как результат выделено два класса сейсмических событий: с доминирующей высокой частотой и с максимумом энергии в низких частотах.

Также выявлен отдельный класс сейсмических событий - крайне низкочастотные землетрясения. Для событий данного класса характерными являются следующие свойства: одинаковый спектральный состав фаз продольных и поперечных волн, практически вся энергия колебаний лежит в области ниже 6 Гц с максимумом примерно на 3 Гц, магнитуда редко превышает 0.3 единицы.

При анализе временного распределения числа событий выявлена периодичность в 112, 347 и 440 суток.

На основании полученных данных и информации, ранее опубликованной другими авторами, выдвинута модель, объясняющая подобное поведение сейсмического процесса во временной области.

Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям: кандидату физико-математических наук Асмингу Владимиру Эрнестовичу и доктору геолого-минералогических наук, профессору Жамалетдинову Абдулхаю Азымовичу.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Федоров, Андрей Викторович, Москва

1. Асминг В.Э., Баранов C.B., Виноградов А.Н. Свальбардский ареал землетрясений с аномалиями волновых форм.// Комплексные исследования природы Шпицбергена. Вып. 7: Изд. КНЦ РАН, 2007. С. 110-114. ISBN 5-91137-012-3.

2. Асминг В. Э., Баранов C.B., Виноградов А.Н., Виноградов Ю.А., Сезонный характер сейсмичности в районе архипелага Шпицберген. Вестник МГТУ. 2009. Том 12. Вып. 4.

3. Буллен К.Е. Введение в теоретическую сейсмологию.- М.: Мир, 1960. 466 с

4. Гидрогеология, инженерная геология, геоморфология архипелага Шпицберген. JI:. Изд-во ПГО «Севморгеология», 1983. 82. с.

5. Горельчик В.И., Гарбузова В.Т., Сторчеус A.B. Глубинные вулканические процессы под Ключевским вулканом по сейсмологическим данным // Вулканология и сейсмология. 2004. №6. С.21-34.

6. Горельчик В.И., Сторчеус A.B. Глубокие длиннопериодные землетрясения под Ключевским вулканом, Камчатка. Геодинамика ивулканизм Курило-Камчатской островодужной системы. ИВГиГ ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский. 2001. 428с.; УДК 551.21+552+550.34

7. Евдокимов А.Н. Вулканы Шпицбергена. // СПб: ВНИИОкеангеология, 2000. 123 с

8. Евдокимов А.Н. Новые данные о возрасте мантийных ксенолитов из вулканов Шпицбергена. // Комплексные исследования- природы Шпицбергена. Сб. мат. 5-ой Межд. Конф. 2005. Апатиты. С. 173-178.

9. Каталог землетрясений ISC http://www.isc.ac.uk/

10. Коновалова A.A., Салтыков В.А. Различия в наклоне графика повторяемости независимых землетрясений и афтершоковых последовательностей // Вестник КРАУНЦ. Серия науки о Земле. 2008 №1. Вып. №11. С. 74-81.

11. Кошелев В.Н., Уткин С.Г. Применение ветвящихся процессов для описания статистики землетрясений // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Радиофизика, 2007, № 6, с. 40-43.

12. Кременецкая Е.О., Кузьмин И.А., Баранов C.B. Сейсмологические исследования на архипелаге Шпицберген. // Комплексныеисследования природы Шпицбергена. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2002, с. 70-80.

13. Михайлов И. А. Архипелаг Шпицберген перекресток событий и судеб - М: Научный мир, 2004. 226 с.

14. Молчан Г.М., Дмитриева О.Е. Идентификация афтершоков:, обзор и новые подходы // Современные методы обработки сейсмологических данных (Вычислительная сейсмология. Вып. 24). М.: Наука, 1991. С. 19-50.

15. Радзиминович Н.А. Глубины очагов землетрясений Байкальского региона: обзор \\ Физика Земли, 2010, №3, с. 37-51

16. Селиверстов Н.И. Геодинамика зоны сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг.Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамГУ им.Витуса Беринга 2009. 191 с

17. Сироткин А.Н., Шарин В.В. Возраст проявлений четвертичного вулканизма в районе Бокк-фиорда (архипелаг Шпицберген). М., Геоморфология, 2000, N 1, с. 95 -105.

18. Татевосян Р.Э., Аптекман Ж.Я. Этапы развития афтершоковых последовательностей сильнейших землетрясений мира // Физика Земли. 2008. №12. с. 3-23

19. Хуторской М.Д., Леонов Ю.Г., Ермаков А.В., Ахмедзянов В.Р. Аномальный тепловой поток и природа желобов в северной части Свальбардской плиты // Доклады Академии Наук. 2009. Том 424. №2. с. 227-233

20. Aki, К., P. G. Richards. Quantitative Seismology: Theory and Methods,\ W. H. Freeman, New York. 1980.

21. Asming V.E., Kremenetskaya E.O. Experience in using a combination of 3C stations with a seismic array for automated detection and location // Workshop on IMS Location Calibration, № 5, 2003, Oslo, Norway

22. Austegard A. Earthquakes in the Svalbard area. Norsk Polarinst. Arbok. 1974. p. 83-99.

23. Bath M. Lateral inhomogeneities in upper mantle // Tectonophysics. 1965. V. 2. P. 483-514.

24. Birkenmajer K. Polish Polar Research // URL: http://www.geoscience.scar.org/geodesy/ags99/birkenmajer.pdf (дата обращения: 20.03.2009)

25. Brauer К., Kampf H., Strauch G., and Weise S. M. Isotopic evidence (3He/4He, 13C (C02)) of fluid-triggered intraplate seismicity // J. Geophys. Res. 2003. 108(B2), 2070, doi:10.1029/2002JB002077

26. Bungum H., Mitchel B.J., Kristofsen Y.A. Concentrated earthquake zone in Svalbard// Tectonophysics, 1982, vol. 82. p. 175-188.

27. Burridge R., Knopoff L. Model and theoretical seismicity, Bull, seism. SOC. Am., 1967. vol. 57, p. 341-371

28. Capon, J. High-resolution frequency-wavenumber spectrum analysis. Proceedings of the IEEE. 1969. 57(8), p. 1408-1418.

29. Capon J. Signal processing and frequency-wavenumber spectrum analysis for a large aperture seismic array, Methods Comput. Phy. 1973. 13. p. 1-59.

30. Console R.s Catalli F A rate-state model for aftershocks triggered by dislocation on a rectangular fault: a review and new insights // Annals of Geophysics. 2006. Vol 49, № 6. p. 1259-1273

31. Dieterich, J. A model for nucleation of earthquake slip, in Earthquake Source Mechanics. In: Das S., Boatwright J., Scholz C.H. (Eds.), Geophys. Monogr. Ser. 1986. vol 37. AGU, Washington, D.C., p. 37-47.

32. Fischer Т., Hora'lek J. Slip-generated patterns of swarm microearthquakes from West Bohemia/Vogtland (central Europe): Evidence of their triggering mechanism? J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110, B05S21, doi: 10.1029/2004JB003363.

33. Freiberger W.F. An approximate method in signal detection. Quarterly Appl. Math. 1963. V. 20. P. 373 378.

34. Gogen K., and G. A. Wagner Alpha-recoil track dating of Quaternary volcanoes // Chem. Geol. 2000. Vol. 166. p. 127- 137.

35. Gregersen S. Intraplate earthquakes in Scandinavia and Greenland Neotectonics or .postglacial uplift // J. Ind. Geophys. Union, 2006. Vol.10, No.l, pp.25-30. ■ ;

36. Guo Z., Ogata Y. Statistical relations between the parameters of aftershocks in time, space, and magnitude // J. Geophys. Res. 1997. 102(B2), p. 28572873. doi: 10:1029/96JB02946

37. Gutenberg B. and C. F. Richter, Seismicity of the Earth and Associated Phenomenon, 2nd ed. Princeton University Press, Princeton, 1954.

38. Gutenberg, B., Richter, C. F. Earthquake magnitude, intensity, energy and acceleration//Bull. Seismol. Soc. Am. 1956. Vol. 46. p. 105-145.

39. Hainzl S., and Ogata Y. Detecting fluid signals in seismicity data through statistical earthquake modeling // J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110. B05S07. doi: 10.1029/2004JB003247

40. Hainzl, S., and Fischer T. Indications for a successively triggered rupture growth underlying the 2000 earthquake swarm in Vogtland/NW Bohemia // J. Geophys. Res. 2002. 107(B12), 2338, doi: 10.1029/2002JB001865

41. Han L., Wong J., Bancroft J. C. Time Picking on Noisy Microseismograms // Proceeding of GeoCanada 2010 Working with the Earth. 2010.

42. Harjes H.P., M. Henger, Array-Seismologie. 1973. Z.Geophs. 39. p. 865905.

43. Harris T. E., Theory of Branching Processes Dover, New York, 1989; K. B. Athreya and P. E. Ney, Branching Processes Dover, New York, 2004N

44. Hill D.P. A model for earthquake swarms // J. Geophys. Res. 1977. 82. p. 1347-1352.

45. Jacques, E., J. C. Ruegg, J. C. Lepine, P. Tapponnier, G. C. P. King, and A. Omar, Relocation of M 2 events of the 1989 Dobi seismic, sequence in Afar: Evidence for earthquake migration // Geophys. J. Int. 1999. Vol. 138. p. 447-469.

46. Jamtveit B, Hammer O., Andersson C, DystheD. K., Heldmann J. & Fogel M. L. Travertines from the Troll thermal springs, Svalbard // Norwegian Journal of Geology, Vol. 86, pp. 387-395. Trondheim 2006; ISSN 029-196X.

47. Jurkevic A. Polarization analysis of three-component array data. Bulletin of the Seismological Society of America. 1988; 78(5). 1725-1743

48. Kagan Y., Knopoff L. Statistical study of the occurrence of shallow earthquakes // Geophys. J. R. astr. Soc. 1978.55. p. 67-86.

49. Kilb, D., J. Gomberg, and P. Bodin (2000), Aftershock triggering by dynamic stresses, Nature, 408, 570- 574.

50. Kostrov B.V., Das Sh. Principles of earthquake source mechanics. Cambrige University press. 1988. 286 p

51. Kremenetskaya E., Asming V., Ringdal F. Seismic Location Calibration of the Europian Arctic / Pure appl. geophys. Vol. 158, No. 1-2, 2001, p. 117128.

52. Kvaerna T., Ringdahl, F. Stability of various f-k estimation techniques // Semmiannual technical summary. 1 October 1985 31 March 1986, NORSAR Scientific Report, 1-86/87. Kjeller. Norway, p. 29-40.

53. Mamyrin, B. A., Tolstikhin L. N. Helium Isotopes in Nature— Developments in Geochemistry, Elsevier Sci., New York, 1984.

54. Mitchel B. J., Yacoub N. K., Correig A.M. A summary of seismic surface wave attenuation and its regional variation across continents and oceans. / In: J. G. Heacock. ed. The Earth's Crust, Geophys. Mon. 20. 1977. p. 405425

55. Mitchell B. J., Chan W. Characteristics of earthquakes in the Heerland Seismic Zone of Eastern Spitsbergen. Polarforshung. 1978. V.48 P.31-40

56. Mitchell B. J., Zollweg J.E., Koshmann J.J., Chang C.C., Haug EJ. Intraplate earthquakes in Svalbard archipelago // J. Geophys. Res., 1979. vol. 84. p. 5620-5626.

57. Mitchell, B. J., H. Bungum, W. W. Chan and P. B. Mitchell. Seismicity and present-day tectonics of the Svalbard region. Geophysical Journal International, 1990. Vol. 102, p. 139-149.

58. Mogi K. Earthquakes and fractures. Tectonophysics. 1967. 5. p. 35- 55.

59. NORSAR Reviewed Regional Seismic Bulletin. URL: http://norsardata.no/NDC/bulletins/regional

60. Ogata Y. Statistical models for earthquake occurrences and residual analysis for point processes // Journal of the Am. Stat. Ass. 1988. Vol. 83. p. 9-27.

61. Ogata Y. Exploratory analysis of earthquake clusters by likelihood-based trigger models // J. Appl. Probab. 2001. Vol. 38A, p. 202-212

62. Omori F. On the aftershocks of earthquakes // Journal of the College of Science, Imperial University of Tokyo. 1894. vol. 7, p. 111-200.

63. Parotidis, M., E. Rothert, and S. A. Shapiro (2003), Pore-pressure diffusion: A possible mechanism for the earthquake swarms 2000 in Vogtland/NW Bohemia, central Europe, Geophys. Res. Lett., 30(20), 2075, doi:10.1029/2003GL018110

64. Pirli M. et al. Preliminary Analysis of the 21 February 2008, Svalbard (Norway), Seismic Sequence // Seismological Research Letters. 2010. v. 81. no. 1. p. 63-75; DOI: 10.1785/gssrl.81.1.63

65. Ringdal F. Bungum. H. Noise level variation at NORSAR and its effect on detectability // Bull. Of the Seis. Soc. Of America, 1977. Vol. 67. No 2, p. 479-492.

66. Ringdal F., Kvaerna T., 1990. A multi-channel processing approach to real time network detection, phase association, and threshold monitoring. Bull.Seism.Soc.Am., 79.

67. Rydelek, P.A., Sacks I. S. Migration of large earthquakes along the San Jacinto fault: Stress diffusion from 1857 Fort Tejon, earthquake // Geophys. Res. Lett. 2001. Vol. 28. p. 3079- 082.

68. Seilevoll M. A. Seismisileten i Svalbard-omrädet, Jordskjelvstasjonen. -Universitetet i Bergen. Bergen. I960.

69. Shcherbakov R., Turcotte D. L. A modified form of Bath's law // Bulletin of the Seismological Society of America. 2004. v. 94. №. 5. p. 1968-1975; DOI: 10.1785/012003162

70. Skilbrei J. R. Preliminary interpretation of aeromagnetic data from Spitsbergen, Svalbard Archipelago (76°-79°N): Implications for structure of the basement//Marine Geology. 1992. 106. p. 53-68.

71. Spichak A., Horalek J., Possible role of fluids in the process of earthquake swarm generation in the West Bohemia/Voltland seismoactive region // Tectonophysics. 2000. 336. p. 151-161.

72. Steffen G. B. Paul G. Tertiary structure of the Sorkapp-Hornsund Region, South Spitsbergen, and implications for the offshore southern extension of the fold-thrust Belt // Norwegian Journal of Geology. Trondheim 2003. Vol. 83, p. 43-60. ISSN 029-196X.

73. Stein R. S. The role of stress transfer in earthquake occurrence, Nature, 1999. 402, p. 605-609.

74. Tams E. Seismische Verhältnisse des Europäische nordmeeres und seiner Umwallung. Mitt. Geogr. Ges. Hamburg XXXIII. (undated).

75. Tolstoy M., Bohnenstiehl D.R., Edwards M.H., Kurras G.J. Seismic character of volcanic activity at the ultraslow-spreading Gakkel Ridge. Geological Society of America, Geology, December 2001; v. 29. no. 12. p. 1139-1142

76. Tsai , Y. B., K. Aki. Precise focal depth determination from amplitude spectra of surface waves. J. Geophys. Res. 1970. 75: 5729-5743.

77. Turcotte D. L., Abaimov S. G. Implications of an inverse branching aftershock sequence model // PHYSICAL REVIEW, 2009. E 79, 016101

78. Turcotte D. L., J. R. Holliday, and J. B. Rundle. BASS, an alternative to ETAS // Geophys. Res. Lett. 2007. 34, L12303, doi:10.1029/2007GL029696

79. Utsu T., Ogata Y., Matsu'ura S. The centenary of the Omori formula for a decay law of aftershock activity // J. Phys. Earth. 1995. vol. 43. p. 1-33.

80. Utsu, T. A statistical study of the occurrence of aftershocks // Geophysical Magazine. 1961. vol. 30, p. 521-605.

81. Vere-Jones, D. and Davies, R.B. A statistical study of earthquakes in the main seismic area of New Zealand. Part II: Time series analyses. NZ Journal of Geology and Geophysics. 1966. Vol. 9. p. 251-284.

82. Waite, G. P., and R. B. Smith (2002), Seismic evidence for fluid migration accompanying subsidence of the Yellowstone caldera, J. Geophys. Res., 107(B9), 2177, doi: 10.1029/2001JB000586

83. Wakita, H., and Y. Sano, High 3He emanation and seismic swarms observed in a nonvolcanic, forearc region, J. Geophys. Res., 92, 12,539- 12,546, 1987.

84. Yamanaka Y. K. Shimazaki. Scaling relationship between the number of aftershocks and the size of. the main shock // J. Phys. Earth. 1990. 38. p. 305-324.

85. Yamashita T., Knopoff L. Models of aftershock occurrence // Geophys. J. R. astr. Soc. 1987. №91. p. 13-26