Регистрация локальных землетрясений под Удинскими вулканами (Камчатка)…

Регистрация локальных землетрясений
под Удинскими вулканами (Камчатка)
региональными и временными
сейсмическими станциями.
Уточнение скоростной модели путём обращения
годографа от глубинного источника

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

2 Камчатский филиал ФИЦ “Единая Геофизическая служба РАН”,
г. Петропавловск-Камчатский, Россия

Автор для переписки: В.Ю. Бурмин, e-mail: burmin@ifz.ru

В настоящее время Удинские вулканы (Камчатка, Ключевская группа вулканов) считаются потухшими. Однако в конце 2017 г. впервые за годы инструментальных наблюдений под ними на уровне средней−верхней коры была зафиксирована сейсмическая активизация. Для повышения точности определения координат гипоцентров в районе Удинских вулканов была выполнена работа по уточнению локальной скоростной модели для этого района. Уточнения скоростного строения среды проводились с использованием авторских подходов к определению координат гипоцентров землетрясений и обращению годографов от глубинных источников. Значения скоростей распространения сейсмических волн получены по данным о землетрясениях Удинской сейсмической активизации 2017−2019 гг. Использованы результаты работы камчатской региональной сети и четырех дополнительных временных станций, установленных специально для исследования Удинской сейсмогенерирующей области. Получена одномерная скоростная модель для глубины до 40 км: набор слоев, в которых скорость продольных волн меняется линейно при постоянном отношении VP/VS = 1.85. Модель заметно отличается от обобщенной базовой кривой, полученной для северной части Ключевской группы вулканов по данным ГСЗ. Наибольшие отличия в скоростях наблюдаются в верхней коре (на глубине до 4 км) и в районе границы Конрада, на глубине ~20 км. В диапазоне глубин 20−25 км выявлен слой с пониженной скоростью.

Ключевые слова: землетрясение, вулкан, скорости сейсмических волн, годограф, Удинская сейсмическая активизация, Камчатка

Цитируйте эту статью как: Бурмин В.Ю., Кугаенко Ю.А., Салтыков В.А. Регистрация локальных землетрясений под Удинскими вулканами (Камчатка) региональными и временными сейсмическими станциями. Уточнение скоростной модели путём обращения годографа от глубинного источника // Сейсмические приборы. 2019. Т. 55, № 3. C.48–60. https://doi.org/10.21455/ si2019.3-3

Исследования выполнены в рамках госзадания ИФЗ РАН № 0144-2019-0011 и ФИЦ ЕГС РАН при поддержке научного проекта РФФИ № 19-05-00204.

Аносов Г.И., Биккенина С.К., Попов А.А., Сергеев К.Ф., Утнасин В.К., Федорченко В.И. Глубинное сейсмическое зондирование Камчатки. М.: Наука, 1978. 130 с.

Балеста С.Т. Земная кора и магматические очаги современного вулканизма. М.: Наука, 1981. 134 с.

Большое трещинное Толбачинское извержение (1975–1976 гг., Камчатка). М.: Наука, 1984. 637 с.

Бурмин В.Ю. Аппроксимация сейсмического годографа выпуклыми сплайнами // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1980. № 2. С.90–96.

Бурмин В.Ю. Оптимальное расположение сейсмических станций при регистрации близких землетрясений // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1986. № 5. С.34–42.

Бурмин В.Ю. Обращение годографа сейсмической волны, распространяющейся от глубинного источника // Вулканология и сейсмология. 1988. № 6. С.62–71.

Бурмин В.Ю. Новый подход к определению параметров гипоцентров близких землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1992. № 3. C.73–82.

Горельчик В.И., Степанов В.В. Сейсмичность Северной группы вулканов Камчатки в 1971–1972 гг. // Глубинное строение, сейсмичность, и современная деятельность Ключевской группы вулканов. Владивосток, 1976. С.108–118.

Дрознин Д.В., Дрознина С.Я., Сенюков С.Л., Чебров Д.В., Шапиро Н.М., Шебалин П.Н. Вероятностные оценки гипоцентров по данным камчатской сети сейсмических станций // Физика Земли. 2019. № 4. С.153–165.

Ермаков В.А. Формационное расчленение четвертичных вулканических пород. М.: Недра, 1977. 223 с.

Иванов В.В. Средне- и краткосрочные прогнозы извержений вулканов на Камчатке (1955–2012 гг.) // Вестник Камчатской региональной организации Учебно-научный центр. Сер. Науки о Земле. 2013. № 2 (22). С.98–119.

Иванов В.В. Сейсмический мониторинг и прогноз извержений вулканов Камчатки // История науки и техники. 2017. № 7. С.85–96.

Карманов В.Г. Математическое программирование. М.: Наука, 1975. 272 с.

Кугаенко Ю.А., Титков Н.Н., Салтыков В.А., Воропаев П.В. Анализ подготовки трещинного Толбачинского извержения 2012–2013 гг. в параметрах сейсмичности и деформаций земной коры по данным системы комплексного мониторинга активности вулканов Камчатки // Вулканология и сейсмология. 2015. № 4. С.40–58.

Кулаков И.Ю., Гордеев Е.И., Добрецов Н.Л., Сенюков С.Л., Кугаенко Ю.А., Абкадыров И.Ф., Яковлев А.В., Новгородова А.М., Кукарина Е.В. Сейсмотомографические реконструкции земной коры и канала магматического питания // Толбачинское трещинное извержение 2012–2013 гг. (ТТИ-50) / Отв. ред. Е.И. Гордеев, Н.Л. Добрецов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. С.293–314.

Никашева М.М. Алгоритм решения задачи квадратичного программирования методом сопряженных градиентов. М.: ВЦ МГУ, 1968. 11 с.

Новейший и современный вулканизм на территории России / Отв. ред. Н.П. Лаверов. М.: Наука, 2005. 604 с.

Салтыков В.А., Кугаенко Ю.А., Воропаев П.В. Об аномалии сейсмического режима, предварявшей новое (2012 г.) трещинное Толбачинское извержение на Камчатке // Вестник КРАУНЦ. 2012. № 2, вып. 20. С.16–19.

Салтыков В.А., Кугаенко Ю.А., Воропаев П.В. Первое применение в реальном времени методики вероятностного прогноза извержений вулкана Безымянного // Геофизические исследования. 2018а. Т. 19, № 1. С.49–54.

Салтыков В.А., Воропаев П.В., Кугаенко Ю.А., Чебров Д.В. Удинская сейсмическая активизация 2017–2018 гг. // Вестник КРАУНЦ. 2018б. № 1, вып. 37. С.5–7.

Сенюков С.Л. Мониторинг активности вулканов Камчатки дистанционными средствами наблюдений в 2000–2004 гг. // Вулканология и сейсмология. 2006. № 3. С.68–78.

Славина Л.Б., Пивоварова Н.Б., Сенюков С.Л. Скоростное строение коры и верхней мантии в районе Северной группы вулканов Камчатки (по данным времен пробега P-волн от вулканических землетрясений) // Геофизические процессы и биосфера. 2011. Т. 10, № 3. С.38–50.

Сургучев П.И., Горельчик В.И., Левина В.И., Мячкин В.В. Массовое определение гипоцентров землетрясений на ЭВМ в районе Северной группы вулканов Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1992. № 2. C.50–63.

Тимербаева К.М. Петрология Ключевских вулканов на Камчатке. М.: Наука, 1967. 208 с.

Токарев П.И. Предвестники вулканических извержений // Вулканология и сейсмология. 1985. № 4. С.108–119.

Федотов С.А., Жаринов Н.А. Об извержениях, деформациях, сейсмичности Ключевского вулкана (Камчатка) в 1986–2005 гг. и механизме его деятельности // Вулканология и сейсмология. 2007. № 2. С.3–31.

Федотов С.А., Славина Л.Б., Сенюков С.Л., Кучай М.С. Сейсмические процессы и перемещение магм, происходившие при Большом трещинном Толбачинском извержении 1975–1976 гг. и трещинном Толбачинском извержении 2012–2013 гг. (п-ов Камчатка) // Геофизические процессы и биосфера. 2014. Т. 13, № 3. С.5–30.

Koulakov I., Komzeleva V., Abkadyrov I., Kugaenko Yu., Khrepy S., Al Arifi N. Unrest of the Udina volcano in Kamchatka inferred from the analysis of seismicity and seismic tomography // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2019. V. 379. P.45–59.

БУРМИН Валерий Юрьевич – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. E-mail: burmin@ifz.ru

КУГАЕНКО Юлия Александровна – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Камчатский филиал ФИЦ “Единая Геофизическая служба РАН”. 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, д. 9. E-mail: ku@emsd.ru

САЛТЫКОВ Вадим Александрович – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Камчатский филиал ФИЦ “Единая Геофизическая служба РАН”. 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, д. 9. E-mail: salt@emsd.ru

English Translation: Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online),

Registration of local earthquakes under Udinsky volcanoes (Kamchatka) by regional and temporary seismic stations. Refinement of the velocity model
by reversing the hodograph of the deep source

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

2 Kamchatka branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences,
Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia

Abstract. Currently, Udinsky volcanoes (Kamchatka, Klyuchevskaya group of volcanoes) are considered extinct. However, at the end of 2017, for the first time in years of instrumental observations, seismic activation was recorded below them at the level of the middle-upper crust. To improve the accuracy of determining the coordinates of the hypocenters in the Udinsky volcanoes region, work was done to refine the local velocity model for this region. The refinement of the velocity structure of the medium was carried out using proprietary approaches to determining the coordinates of earthquake hypocenters and reversing the hodographs from deep sources. The values of seismic wave propagation velocities were obtained from earthquakes from the Udine seismic activation in 2017–2019. The results of the Kamchatka regional network and four additional temporary stations established specifically for the study of the Udinsky seismic generating region are used. A one-dimensional velocity model is obtained for depths up to 40 km: a set of layers in which the velocity f longitudinal waves varies linearly with a constant ratio VP/VS =1.85. The model differs noticeably from the generalized baseline curve obtained for the northern part of the Klyuchevskaya volcanoes group according to the data from the DSS. The greatest differences in velocities are observed in the upper crust (at a depth of up to 4 km) and in the region of the Konrad border, at a depth of ~20 km. In the depth range of 20–25 km, a layer with a reduced velocity was revealed.

Keywords: earthquake, volcano, seismic wave velocity, travel-time curve, Udinа seismic activation, Kamchatka

BURMIN Valery Yurievich – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Chief Researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, building 1. E-mail: burmin@ifz.ru

KUGAENKO Yulia Aleksandrovna – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Leading Researcher, Kamchatka branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences. 683006, Petropavlovsk-Kamchatsky, Boulevard Piipa, 9. E-mail: ku@emsd.ru

SALTYKOV Vadim Aleksandrovich – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Chief Researcher, Kamchatka branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences. 683006, Petropavlovsk-Kamchatsky, Boulevard Piipa, 9. E-mail: salt@emsd.ru

Cite this article as: Burmin V.Yu., Kugaenko Yu.A., Saltykov V.A. Registration of local earthquakes under Udinsky volcanoes (Kamchatka) by regional and temporary seismic stations. Refinement of the velocity model by reversing the hodograph of the deep source, Seismicheskie Pribory, 2019, Vol. 55, no. 3, pp. 48–60. (in Russian). https://doi.org/10.21455/si2019.3-3

English translation of the article will be published in Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online), https://link.springer.com/journal/11990), 2020, Volume 56.

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ. 2019. Том 55. № 3. C.48–60. https://doi.org/10.21455/si2019.3-3