Геофизические процессы и биосфера: статья

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ S-ВОЛН В ОЧАГОВОЙ ЗОНЕ СИЛЬНЕЙШЕГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ТОХОКУ 11.03.2011 г. (Mw = 9.0)
Ю.Ф. КОПНИЧЕВ1
И.Н. СОКОЛОВА2
1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
2 Институт геофизических исследований Министерства энергетики Республики Казахстан
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 18
Номер: 2
Год: 2019
Страницы: 16-27
УДК: 550.344
DOI: 10.21455/GPB2019.2-2
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: поглощение, землетрясение Тохоку, глубинные флюиды
Аннотация: Рассматриваются характеристики поля поглощения короткопериодных S-волн в очаговой зоне сильнейшего землетрясения Тохоку 11.03.2011 г. на северо-востоке Японии (Mw = 9.0). Обрабатывались записи неглубоких местных землетрясений, полученные станцией MAJO на расстояниях ~250-700 км. Использовался метод, основанный на анализе отношения максимальных амплитуд волн Sn и Pn (параметр Sn/Pn). Очаговая зона была разделена на четыре области, ограниченные координатами 36°-37°, 37°-38°, 38°-39° и 39°-40°18ʹ с.ш.; 140°30ʹ-145° в.д. Установлено, что во всех областях на малых эпицентральных расстояниях выделяются участки быстрого падения величин Sn/Pn, которые сменяются отрезками их скачкообразного роста. Еще один участок быстрого спадания параметра Sn/Pn выделяется во всех областях на относительно больших расстояниях. Предполагается, что первые участки быстрого уменьшения величин Sn/Pn связаны с постепенным погружением лучей S-волн в мантийный клин; при этом минимальные значения параметра соответствуют лучам, часть трасс которых идет вдоль подошвы этого клина. Этот эффект объясняется тем, что нижней части мантийного клина соответствует наибольшее содержание глубинных флюидов, поднимающихся в результате дегидратации пород океанической коры. Отрезки резкого роста величин Sn/Pn, скорее всего, соответствуют распространению лучей в верхней части плиты, характеризующейся очень слабым поглощением. Вторые участки быстрого падения параметра Sn/Pn связываются с проникновением лучей в волновод, образующийся в нижней части плиты в результате дегидратации мантийных пород. Во всех четырех областях средние величины Sn/Pn (Δ) гораздо ниже, чем в очаговой зоне сильнейшего землетрясения Мауле (Чили, 27.02.2010 г., Mw = 8.8). Данный эффект согласуется с выдвинутым ранее предположением о большем содержании флюидов в зонах субдукции на западе Тихого океана по сравнению с востоком. Кроме того, это позволяет объяснить особенности афтершоковых процессов в двух огромных регионах Тихоокеанского кольца.
Список литературы: Бакиров А.Б. (ред.). Земная кора и верхняя мантия Тянь-Шаня в связи с геодинамикой и сейсмичностью. Бишкек: Илим, 2006. 115 с.

Бердичевский М.Н., Борисова В.П., Голубцова Н.С. и др. Опыт интерпретации МТ-зондирований в горах Малого Кавказа // Физика Земли. 1996. № 4. С. 99-117.

Ваньян Л.Л., Хайндман Р.Д. О природе электропроводности консолидированной коры // Физика Земли. 1996. № 4. С. 5-11.

Каазик П.Б., Копничев Ю.Ф. Численное моделирование группы Sn и коды в неоднородной по скорости и поглощению среде // Вулканология и сейсмология. 1990. № 6. С. 74-87.

Каазик П.Б., Копничев Ю.Ф., Нерсесов И.Л., Рахматуллин М.Х. Анализ тонкой структуры короткопериодных сейсмических полей по группе станций // Физика Земли. 1990. № 4. С. 38-49.

Каракин А.В., Лобковский Л.И. Гидродинамика и структура двухфазной астеносферы // Докл. АН СССР. 1982. Т. 268, № 2. С. 324-329.

Кветинский С.И., Копничев Ю.Ф., Михайлова Н.Н., Нурмагамбетов А.Н., Рахматуллин М.Х. Неоднородности литосферы и астеносферы в очаговых зонах сильных землетрясений Северного Тянь-Шаня // Докл. РАН. 1993. Т. 329, № 1. С. 25-28.

Копничев Ю.Ф. Короткопериодные сейсмические волновые поля. М.: Наука, 1985. 176с.

Копничев Ю.Ф., Аракелян А.Р. О природе короткопериодных сейсмических полей на расстояниях до 3000 км // Вулканология и сейсмология. 1988. № 4. С. 77-92.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Пространственно-временные вариации поля поглощения S-волн в очаговых зонах сильных землетрясений Тянь-Шаня // Физика Земли. 2003. № 5. C. 73-86.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Анализ пространственно-временных вариаций поля поглощения поперечных волн в очаговых зонах сильных землетрясений Тянь-Шаня по записям подземных ядерных взрывов // Докл. РАН. 2004. Т. 395, № 6. С. 818-821.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Подъем мантийных флюидов в районах очагов сильных землетрясений и крупных разломных зон: геохимические свидетельства // Вестн. НЯЦ РК. 2005. Вып. 2. С. 147-155.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения короткопериодных сейсмических волн в литосфере Центрального Тянь-Шаня // Вулканология и сейсмология. 2007. № 5. С. 54-70.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. О корреляции характеристик сейсмичности и поля поглощения S-волн в районах кольцевых структур, формирующихся перед сильными землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2010а. № 6. С. 34-51.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн в литосфере Тянь-Шаня и Джунгарии и их связь с сейсмичностью // Докл. РАН. 2010б. Т. 433, № 6. С. 808-812.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения короткопериодных поперечных волн в литосфере Центральной Азии и их связь с сейсмичностью // Докл. РАН. 2011а. Т. 437, № 1. С. 97-101.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн в районе очага землетрясения Мауле (Чили, 27.02.2010, Mw = 8.8) и их связь с сейсмичностью и вулканизмом // Геофизические исследования. 2011б. Т. 12, № 3. С. 22-32.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности в районе Северо-Восточной Японии и катастрофическое землетрясение Тохоку 11 марта 2011 г. (Mw = 9.0) // Вестн. НЯЦ РК. 2012. Вып. 1. С. 121-130.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Аномалии высокого поглощения S-волн и кольцевые структуры сейсмичности в литосфере Алтая: Возможная подготовка сильных землетрясений // Геофизические процессы и биосфера. 2016. Т. 15, № 1. С. 57-72.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности, формирующиеся перед сильными и сильнейшими землетрясениями на западе и востоке Тихого океана // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 17, № 1. С. 109-124. https://doi.org/10.21455/gpb2018.1-5

Копничев Ю.Ф., Гордиенко Д.Д., Соколова И.Н. Пространственно-временные вариации поля поглощения поперечных волн в верхней мантии сейсмически активных и слабосейсмичных районов // Вулканология и сейсмология. 2009. № 1. С. 49-64.

Bielinski R., Park S., Rybin A., Batalev V., Jun S., Sears C. Lithospheric heterogeneity in the Kyrgyz Tien Shan imaged by magnetotelluric studies // Geophys. Res. Let. 2003. V. 30, N 15. https://doi.org/10.1029/2003GL017455.

Furumura T., Kennett B. Variations in regional phase propagation in the region around Japan // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2001. V. 91. P. 667-682.

Gold T., Soter S. Fluid ascent through the solid lithosphere and its relation to earthquakes // Pageoph. 1984/1985. V. 122. P. 492-530.

Goldfinger C., Yeats R., Ikeda Y., Ren J. Superquakes and supercycles // Seismol. Res. Let. 2013. V. 84, N 1. P. 24-32.

Goldfinger C., Ikeda Y., Yeats R. Superquakes, supercycles and global earthquake clustering // Earth. 2013. V. 58, N 1. P. 34.

Husen S., Kissling E. Postseismic fluid flow after the large subduction earthquake of Antofagasta, Chile // Geology. 2001. V. 29, N 9. P. 847-850.

Molnar P., Oliver J. Lateral variations of attenuation in the upper mantle and discontinuities in the lithosphere // J. Geophys. Res. 1969. V. 74. P. 2648-2682.

Nakanishi M., Tamaki K., Kobayashi K. A new Mesozoic isochron chart of the Northwestern Pacific ocean: Paleomagnetic and tectonic implications // Geoph. Res. Let. 1992. V. 19. P. 693-696.

Ni J., Barazangi M. High-frequency seismic wave propagation beneath the Indian shield, Tibetan plateau and surrounding regions: High uppermost mantle velocities and efficient Sn propagation beneath Tibet // Geoph. J. R. Astr. Soc. 1983. V. 72. P. 665-689.

Ogawa R., Heki K. Slow postseismic recovery of geoid depression formed by the 2004 Sumatra-Andaman earthquake by mantle water diffusion // Geoph. Res. Let. 2007. V. 34. L06313. https://doi.org/10.1029/2007GL029340.

Rojstaczer S., Wolf S. Permeability changes associated with large earthquakes: An example from Loma Prieta, California // Geology. 1992. V. 20. P. 211-214.

Singh S., Suarez G. Regional variation in the number of aftershocks (mb ≥ 5) of large subduction-zone earthquakes (Mw ≥ 7.0) // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1988. V. 78, N 1. P. 230-242.

Tajima F., Kanamori H. Global survey of aftershock area expansion // Phys. Earth. Planet. Inter. 1985. V. 40. P. 77-134.

Wada I., Wang K., He J., Hyndman R. Weakening of the subducting interface and its effects on surface heat flow, slab dehydration and mantle wedge serpentinization // J. Geoph. Res. 2008. V. 113. B04402. https://doi.org/10.1029/2007JN005190.

Yamamoto Y., Hino R., Suzuki K., Ito Y. et al. Spatial heterogeneity of the mantle wedge structure and interplate coupling in the NE Japan region // Geoph. Res. Let. 2008. V. 35. L23304. https://doi.org/10.1029/2008GL036100.

Yamasaki T., Seno T. Double seismic zone and dehydration embrittlement of the subducting slab // J. Geoph. Res. 2003. V. 108, N B4. https://doi.org/10.1029/2002JB001918.

Yoshida T., Kimura J., Yamada R., Acocella V. et al. Evolution of late Cenozoic magmatism and the crust-mantle structure in the NE Japan arc // Geol. Soc., London, Spec. Publ. 2013. V. 385. P. 335-387.

Zhao C., Kennett B., Furumura T. Contrasts in regional seismic wave propagation to station WMQ in Central Asia // Geoph. J. Inter. 2003. V. 155. P. 44-56.