УДК 550.344+550.34

PACS 91.30.-f

НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ S-ВОЛН В ЛИТОСФЕРЕ КАВКАЗА И  ИХ СВЯЗЬ С СЕЙСМИЧНОСТЬЮ

© 2019 г.    Ю.Ф. Копничев1*, И.Н. Соколова2

1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

2 Институт геофизических исследований Министерства энергетики Республики Казахстан, г. Алма-Ата, Казахстан

* e-mail: yufk777@mail.ru

Аннотация. Проведено картирование поля поглощения короткопериодных S-волн в литосфере Кавказа. Использован метод, основанный на анализе отношения максимальных амплитуд волн Sn и Pn. Обработано более 200 записей землетрясений, полученных станцией «Кисловодск» (KIV) на расстояниях ~200–750 км. Показано, что в целом наиболее высокое поглощение поперечных волн наблюдается на западе района. Установлено, что для трасс, одновременно пересекающих очаговые зоны Спитакского (1988 г., Mw = 6.8) и Рачинского (1991 г., Mw = 7.0) землетрясений, имеет место повышенное и промежуточное поглощение. В то же время очаговой зоне Дагестанского землетрясения 1970 г. (Mw = 6.8) соответствует в основном пониженное поглощение. Эти данные согласуются со сделанным ранее выводом о том, что после сильных сейсмических событий глубинные флюиды в течение нескольких десятков лет поднимаются в земную кору из верхов мантии, что приводит к уменьшению поглощения волн Sn. Выделена зона высокого поглощения на западе района, где по инструментальным и  историческим данным не зарегистрировано сейсмических событий с М ≥ 6.0. Предполагается, что здесь могут идти процессы подготовки сильного землетрясения.

Ключевые слова: литосфера, поглощение, волны Sn, сильные землетрясения, глубинные флюиды.

https://doi.org/10.21455/GPB2019.3-4

Цитирование: Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения S-волн в литосфере Кавказа и  их связь с сейсмичностью // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 3. С. 67–76. https://doi.org/10.21455/GPB2019.3-4

Литература

Аптикаева О.И., Арефьев С.С., Кветинский С.И., Копничев Ю.Ф., Мишаткин В.И. Неоднородности литосферы в очаговой зоне Рачинского землетрясения 1991 г. // Докл. АН СССР. 1995. Т. 344, № 4. С. 533–538.

Арефьев С.С.  Эпицентральные сейсмологические исследования. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. 375 с.

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

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

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. № 7. С. 35–47.

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. Акад. наук. 2004. Т. 395, № 6. С. 818–821.

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. Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн в литосфере Тянь-Шаня и Джунгарии и их связь с сейсмичностью // Докл. Акад. наук. 2010. 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. Акад. наук. 2011. Т. 437, № 1. С. 97–101.

Копничев, Ю.Ф., Соколова И.Н.  Неоднородности поля поглощения короткопериодных поперечных волн в литосфере Восточного Тянь-Шаня и их связь с сейсмичностью // Докл. Акад. наук. 2012. Т. 442, № 6. С. 821–824.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности, формирующиеся в континентальных районах перед сильными землетрясениями с различными механизмами очагов // Геофизические исследования. 2013. Т. 14, № 1. С. 5–15.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн в районе Байкальской рифтовой зоны и их связь с сейсмичностью // Вулканология и сейсмология. 2014. № 5. С. 52–59.

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. Анализ кольцевых структур сейсмичности в литосфере Восточного Тянь-Шаня: Возможная подготовка сильных землетрясений // Вестн. КазНИИСА. 2017. № 1. С. 16–31.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Пространственно-временные вариации поля поглощения короткопериодных S-волн в районе Гиндукуша и их связь с сейсмичностью // Вулканология и сейсмология. 2018. № 6. С. 70–79.

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.

Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. / Отв. ред. Н.В. Кондорская, Н.В. Шебалин. М.: Наука, 1977. 535 с.

Рогожин Е.А. Тектоника очаговых зон сильных землетрясений Северной Евразии конца ХХ столетия // Рос. журн.  наук о Земле. 2000.  Т. 2, № 1. С. 1–22.

Рогожин Е.А., Гурбанов А.Г., Мараханов А.В. и др. О соотношении проявлений вулканизма и землетрясений на Северном Кавказе в голоцене // Физика Земли. 2005. № 3. С. 33–46.

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

Hier-Majumder S., Kohlstedt D. Role of dynamic grain boundary wetting in fluid circulation beneath volcanic arcs // Geophys. Res. Let. 2006. V. 33. PL08305.

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.

Reilinger R., McClusky S., Souter B. et al. Preliminary estimates of plate convergence in the Caucasus collision zone from Global Positioning System measurements // Geophys. Res. Let. 1997. V. 24, N 14. P. 1815–1818.

Rogozhin E.A., Yunga S.L., Marakhanov A.V. et al. Seismic and tectonic activity of faults on the south slope of the NW Caucasus // Rus. J. Earth Sci. 2002. V. 4, N 3.

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

Сведения об авторах

КОПНИЧЕВ Юрий Федорович – доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (7272) 956-350. E-mail: yufk777@mail.ru

СОКОЛОВА Инна Николаевна – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт геофизических исследований Министерства энергетики Республики Казахстан. Республика Казахстан, 050020, г. Алма-Ата, ул. Чайкиной, д. 4. Тел.: +7 (7272) 631-330. E-mail: sokolova.inessa@mail.ru

HETEROGENEITIES OF SHORT-PERIOD S-WAVE ATTENUATION FIELD IN THE CAUCASUS LITHOSPHERE AND ITS RELATION TO SEISMICITY

© 2019    Yu.F. Kopnichev1 *, I.N. Sokolova2 

1 Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

2 Institute of Geophysical Research of Ministry of Energy of Republic Kazakhstan, Almaty, Kazakhstan

* e-mail: yufk777@mail.ru

Abstract. We have been mapping short-period S-wave attenuation field in the lithosphere of Caucasus. We used a method based on an analysis of a ratio of maximum amplitudes for Sn- and Pn-waves. More than 200 earthquake seismograms, obtained by station  KIV at distances of ~200–750 km have been processed. As a whole, shear wave attenuation is the strongest in the western part of the region. It was shown that high and intermediate attenuation takes place for paths simultaneously crossing rupture zones of the Spitak (1988, Mw = 6.8) and the Racha (1991, Mw = 7.0) earthquakes. At the same time relatively low attenuation corresponds to the rupture zone of the Dagestan earthquake of 1970 (Mw = 6.8). These data agree with an earlier conclusion: after large seismic events deep-seated fluids are ascending into the earth’s crust from the uppermost mantle during a few decades, which leads to diminishing attenuation of Sn-waves. High attenuation zone was found in the West Caucasus region, where no large seismic events (М ≥ 6.0) have been recorded according to instrumental and historical data. We suppose that processes of preparation for large earthquake can proceed here.

Keywords: lithosphere, attenuation, Sn-waves, large earthquakes, deep-seated fluids.

About the authors

KOPNICHEV Yuri F. – Dr. Sci. (Phys. and Math.), professor, chief researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Russia, 123242, Moscow, Bolshaya Gruzinskaya st., 10-1. Tel.: +7 (7272) 956-350. E-mail: yufk777@mail.ru

        SOKOLOVA Inna N. – Dr. Sci. (Phys. and Math.), leading researcher, Institute of Geophysical Research of Ministry of Energy of Republic Kazakhstan. Kazakhstan, 050020, Almaty, Chaykinoy st., 4.  Tel.: +7 (7272) 631-330. E-mail: sokolova.inessa@mail.ru

Cite this article as: Kopnichev Yu.F., Sokolova I.N. Heterogeneities of short-period S-wave attenuation field in the Caucasus lithosphere and its relation to seismicity, Geofizicheskie Protsessy i Biosfera (Geophysical Processes and Biosphere), 2019, vol. 18, no. 3, pp. 67–76 (in Russian). https://doi.org/10.21455/gpb2019.3-4

English version: Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2019, vol. 55, iss. 10. ISSN: 0001-4338 (Print), 1555-628X (Online). https://link.springer.com/journal/volumesAndIssues/11485