Вопросы инженерной сейсмологии: статья

Очаговые параметры Улахан-Чистайского землетрясения 20 января 2013 г. (Якутия) по данным поверхностных волн
А.С. Фомочкина 1,2, А.И. Филиппова 2,3
1 Российский государственный университет нефти и газа НИУ им. И.М. Губкина
2 Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН
3 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН ИЗМИРАН, г. Москва
Журнал: Вопросы инженерной сейсмологии
Том: 50
Номер: 3
Год: 2023
Страницы: 17–29
УДК: 550.348.436
DOI: 10.21455/VIS2023.3-2
Ключевые слова: землетрясение, поверхностные волны, тензор сейсмического момента, интегральные параметры очага, Якутия
Аннотация: Проведено детальное исследование Улахан-Чистайского землетрясения (MW = 5.6), произошедшего 20 января 2013 г. на северо-востоке Якутии в сейсмотектонической зоне Черского. Интерес к этому сейсмическому событию обусловлен его связью с разломом Улахан, который является крупнейшим разрывным нарушением на северо-востоке России и считается границей между Северо-Американской, Евразийской и Охотоморской литосферными плитами. Очаговые параметры исследуемого землетрясения были рассчитаны по амплитудным спектрам поверхностных волн, зарегистрированных на телесейсмических расстояниях. Вначале очаг был смоделирован в приближении мгновенного точечного источника. В результате были получены значения скалярного сейсмического момента (M0 = 2.7·1017 Н·м), соответствующей ему моментной магнитуды (MW = 5.6) и глубины очага (h = 18 км), а также фокальный механизм, представляющий собой левосторонний сдвиг со взбросовой компонентой. Затем очаг был рассмотрен в приближении плоской подвижки. Проведенные расчеты интегральных параметров очага, характеризующих геометрию разрыва и его развитие во времени, совместно с независимой геологической информацией позволили идентифицировать плоскость разрыва в очаге (направление простирания 131°, угол падения 53°, угол подвижки 25°). Для этой плоскости оценка интегральной длительности источника составила 0–2 c, а длины большой и малой осей эллипса источника – 15–20 км и 0–10 км соответственно. Отметим, что для землетрясений Якутии оценки размеров очага, основанные непосредственно на записях сейсмических волн, были получены впервые.
Список литературы: Аптекман Ж.Я., Татевосян Р.Э. О возможности выявления сложных очагов землетрясений по данным каталога СМТ (тензор центроида момента) // Физика Земли. 2007. № 5. С. 17–23.

Бачманов Д.М., Кожурин А.И., Трифонов В.Г. База данных активных разломов Евразии // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8, № 4. С. 711–736. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0314

Букчин Б.Г. Об определении параметров очага землетрясения по записям поверхностных волн в случае неточного задания характеристик среды // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1989. № 9. С. 34–41.

Букчин Б.Г. Особенности излучения поверхностных волн мелкофокусным источником // Физика Земли. 2006. № 8. С. 88–93.

Букчин Б.Г. Описание очага землетрясения в приближении вторых моментов и идентификация плоскости разлома // Физика Земли. 2017. № 2. С. 76–83. https://doi.org/10.7868/S0002333717020041

Важенин Б.П. Принципы, методы и результаты палеосейсмогеологических исследований на Северо-Востоке России. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2000. 205 с.

Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. Сейсмотектоника Якутии. М.: ГЕОС, 2000. 227 с.

Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. Сильное Улахан-Чистайское землетрясение 20 января 2013 года (МS = 5.7) в зоне влияния системы разлома Улахан на Северо-Востоке России // Вестник СПбГУ. Сер. Науки о Земле. 2020. Т. 65, № 4. С. 740–759. https://doi.org/10.21638/spbu07.2020.408

Имаева Л.П., Имаев В.С., Козьмин Б.М., Мельникова В.И., Середкина А.И., Маккей К.Д., Ашурков С.В., Смекалин О.П., Овсюченко А.Н., Чипизубов А.В., Сясько А.А. Сейсмотектоника северо-восточного сектора Российской Арктики. Новосибирск: СО РАН, 2017. 134 с.

Козьмин Б.М. Сейсмические пояса Якутии и механизмы очагов их землетрясений. М.: Наука, 1984. 125 с.

Левшин А.Л., Яновская Т.Б., Ландер А.В., Букчин Б.Г., Бармин М.П., Ратникова Л.И., Итс Е.Н. Поверхностные сейсмические волны в горизонтально-неоднородной Земле. М.: Наука, 1986. 278 с.

Мельникова В.И., Гилева Н.А., Арефьев С.С., Быкова В.В., Середкина А.И. Култукское землетрясение 2008 г. с МW = 6.3 на юге Байкала: напряженно-деформированное состояние очаговой области по данным об афтершоках // Физика Земли. 2013. № 4. С. 120–134. https://doi.org/10.7868.S0002333713040078

Середкина А.И., Гилева Н.А. Зависимость между моментной магнитудой и энергетическим классом для землетрясений Прибайкалья и Забайкалья // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52, № 2. С. 29–38.

Середкина А.И., Козьмин Б.М. Очаговые параметры Таймырского землетрясения 9 июня 1990 г. // Докл. Академии наук. 2017. Т. 473, № 2. С. 214–217. https://doi.org/10.7868/S0869565217060202

Середкина А.И., Мельникова В.И. Тензор сейсмического момента землетрясений Прибайкалья по амплитудным спектрам поверхностных волн // Физика Земли. 2014. № 3. С. 103–114. https://doi.org/10.7868/S0002333714030090

Фомочкина A.C., Букчин Б.Г. Определение параметров очагов региональных землетрясений по записям поверхностных волн // Российский сейсмологический журнал. 2020. Т. 2, № 4. С. 16–27. https://doi.org/10.35540/2686-7907.2020.4.02

Чепкунас Л.С., Малянова Л.С. Очаговые параметры сильных землетрясений Земли // Землетрясения Северной Евразии. Вып. 22 (2013 г.). Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. C. 292– 298. https://doi.org/10.35540/1818-6254.2019.22.26

Albuquerque Seismological Laboratory (ASL)/USGS. New China Digital Seismograph Network [Data set]. International Federation of Digital Seismograph Networks, 1992. https://doi.org/10.7914/SN/IC

Albuquerque Seismological Laboratory/USGS. Global Seismograph Network (GSN – IRIS/USGS) [Data set]. International Federation of Digital Seismograph Networks, 2014. https://doi.org/10.7914/SN/IU

Anderson J.G., Biasi G.P., Wesnousky G. Fault-scaling relationship depend on the average fault-slip rate // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2017. V. 107, N 6. P. 2561–2577. https://doi.org/10.1785/0120160361

Bassin C., Laske G., Masters G. The current limits of resolution for surface wave tomography in North America // EOS Trans, AGU. 2000. V. 81. Art. F897.

Bird P. An updated digital model of plate boundaries // Geochem. Geophys. Geosyst. 2003. V. 4, N 3. Art. 1027. https://doi.org/10.1029/2001GC000252

Bukchin B.G. Determination of stress glut moments of total degree 2 from teleseismic surface wave amplitude spectra // Tectonophysics. 1995. V. 248, Iss. 3–4. P. 185–191. https://doi.org/10.1016/0040-1951(94)00271-A

Bukchin B., Clévédé E., Mostinskiy A. Uncertainty of moment tensor determination from surface wave analysis for shallow earthquakes // J. Seismol. 2010. V. 14, Iss. 3. P. 601–614. https://doi.org/10.1007/s10950-009-9185-8

Bukchin B.G., Fomochkina A.S., Kossobokov V.G., Nekrasova A.K. Characterizing the foreshock, main shock, and aftershock sequences of the recent major earthquakes in Southern Alaska, 2016–2018 // Front. Earth Sci. 2020. V. 8. Art. 584659. https://doi.org/10.3389/feart.2020.584659

Chounet A., Vallée M., Causse M., Courboulex F. Global catalog of earthquake rupture velocities shows anticorrelation between stress drop and rupture velocity // Tectonophysics. 2017. V. 733. P. 148–158. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2017.11.005

Clévédé E., Bouin M.-P., Bukchin B., Mostinskiy A., Patau G. New constraints on the rupture process of the 1999 August 17 Izmit earthquake deduced from estimates of stress glut rate moments // Geophys. J. Int. 2004. V. 159, Iss. 3. P. 931–942. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2004.02304.x

Clévédé E., Bukchin B., Favreau P., Mostinskiy A., Aoudia A., Panza G.F. Long-period spectral features of the Sumatra–Andaman 2004 earthquake rupture process // Geophys. J. Int. 2012. V. 191, Iss. 3. P. 1215–1225. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2012.05482.x

Danish Seismological Network. GEUS Geological Survey of Denmark and Greenland, Copenhagen, Denmark. URL: http://www.fdsn.org/networks/detail/DK/ [Access date: January15, 2023].

Dziewonski A.M., Anderson D.L. Preliminary reference Earth model // Phys. Earth Planet. Inter. 1981. V. 25, N 4. P. 297–356. https://doi.org/10.1016/0031-9201(81)90046-7

ETOPO 2022 15 Arc-Second Global Relief Model. URL: https://www.ncei.noaa.gov/products/etopo-global-relief-model [Access date: January15, 2023]. https://doi.org/10.25921/fd45-gt74

Filippova A.I., Bukchin B.B., Fomochkina A.S., Melnikova V.I., Radziminovich Ya.B., Gileva N.A. Source process of the September 21, 2020 MW = 5.6 Bystraya earthquake at the South-Eastern segment of the main Sayan fault (Eastern Siberia, Russia) // Tectonophysics. 2022. V. 822. Art. 229162. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.229162

Fujita K., Kozmin B.M., Mackey K.G., Riegel S.A., McLean M.S., Imaev V.S. Seismotectonics of the Chersky Seismic Belt, eastern Sakha Republic (Yakutia) and Magadan District, Russia // Stephan Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. V. 4. P. 117–145. https://doi.org/10.5194/smsps-4-117-2009

Global CMT Web Page. On-line Catalog. Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO) of Columbia University, Columbia, SC, USA. URL: http://www.globalcmt.org [Access date: January15, 2023].

Gvishiani A.D., Vorobieva I.A., Shebalin P.N., Dzeboev B.A., Dzeranov B.V., Skorkina A.A. Integrated earthquake catalog of the Eastern Sector of the Russian Arctic // Appl. Sci. 2022. V. 12, N 10. Art. 5010. https://doi.org/10.3390/app12105010

Heidbach O., Rajabi M., Cui X., Fuchs K., Müller B., Reinecker J., Reiter K., Tingay M., Wenzel F., Xie F., Ziegler M.O., Zoback M.-L., Zoback M. The World Stress Map database release 2016: Crustal stress pattern across scales // Tectonophysics. 2018. V. 744. P. 484–498. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2018.07.007

Hindle D., Fujita K., Mackey K. Current deformation rates and extrusion of the northwestern Okhotsk plate, northeast Russia // Geophys. Res. Lett. 2006. V. 33, Iss. 2. Art. L02306. https://doi.org/10.1029/2005GL024814

Hindle D. Sedov B., Lindauer S., Mackey K. The Ulakhan fault surface rupture and the seismicity of the Okhotsk-North America plate boundary // Solid Earth. 2019. V. 10, Iss. 2. P. 561–580. https://doi.org/10.5194/se-10-561-2019

Imaeva L., Gusev G., Imaev V., Mel’nikova V. Neotectonic activity and parameters of seismotectonic deformations of seismic belts in Northeast Asia // J. Asian Earth Sci. 2017. V. 148. P. 254–264. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2017.09.007

International Seismological Centre. On-line Bulletin. URL: http://www.isc.ac.uk [Access date: January15, 2023].

Kagan Y.Y. Simplified algorithms for calculating double-couple rotation // Geophys. J. Int. 2007. V. 171, N 1. P. 411–418. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2007.03538.x

Kozhurin A.I. Active faulting at the Eurasian, North American and Pacific plates junction // Tectonophysics. 2004. V. 380, Iss. 3–4. P. 273–285. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2003.09.024

Lasserre C., Bukchin B., Bernard P., Tapponier P., Gaudemer Y., Mostinsky A., Rong D. Source parameters and tectonic origin of the 1996 June 1 Tianzhu (MW = 5.2) and 1995 July 21 Yongen (MW = 5.6) earthquakes near the Haiyuan fault (Gansu, China) // Geophys. J. Int. 2001. V. 144, N 1. P. 206–220. https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.2001.00313.x

Mackey K.G., Fujita K., Ruff L.J. Crustal thickness of northeast Russia // Tectonophyics. 1998. V. 284, Iss. 3–4. P. 283–297. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(97)00180-7

Nataf H.-C., Ricard Y. 3SMAC: On a priori tomographic model of the upper mantle based on geophysical modeling // Phys. Earth Planet. Inter. 1996. V. 95, N 1–2. P. 101–122. https://doi.org/10.1016/0031-9201(95)03105-7

National Earthquake Information Center. On-line Catalog. URL: https://earthquake.usgs.gov [Access date: January15, 2023].

Scripps Institution of Oceanography. Global Seismograph Network – IRIS/IDA [Data set]. International Federation of Digital Seismograph Networks, 1986. https://doi.org/10.7914/SN/II

Seredkina A.I., Melnikova V.I., Radziminovich Ya.B., Gileva N.A. Seismicity of the Erguna region (Northeastern China): evidence for local stress redistribution // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2020. V. 110, N 2. P. 803–815. https://doi.org/10.1785/0120190182

Thingbaijam K.K.S., Mai P.M., Goda K. New empirical earthquake source-scaling laws // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2017. V. 107, N 5. P. 2225–2246. https://doi.org/10.1785/0120170017

Wells D.L., Coppersmith K.J. New empirical relationships among magnitude, rupture length rupture width, rupture area, and surface displacement // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1994. V. 84, N 4. P. 974–1002. https://doi.org/10.1785/BSSA0840040974