Физика Земли, 2020, № 2, стр. 10-20

Анализ микросейсмического фона до и после сильных землетрясений на примере Чилийской зоны субдукции

А. Н. Беседина 1*, С. Б. Кишкина 1, Г. Г. Кочарян 1, И. А. Ряховский 1

1 Институт динамики геосфер им. М.А. Садовского РАН
г. Москва, Россия

* E-mail: besedina.a@gmail.com

Поступила в редакцию 05.08.2019
После доработки 14.10.2019
Принята к публикации 14.10.2019

Аннотация

В работе проведено исследование параметров микросейсмического фона в окрестности Чилийской зоны субдукции с целью обнаружения колебаний системы блок–разлом, аналогичных тем, которые были идентифицированы при обработке результатов проведенного ранее лабораторного эксперимента. Для анализа были привлечены данные широкополосных сейсмических станций международной сейсмической сети IRIS. Проводился расчет спектральных параметров микросейсмического фона до и после нескольких землетрясений. Выявлено, что перед землетрясениями с Мw ≥ 8 наблюдается понижение рассчитанного значения спектрального центроида на 0.12–0.26 Гц. Длительность снижения величины спектрального центроида в диапазоне 0.008–0.45 Гц может достигать 2 сут. Предложенный подход может быть новым полезным инструментом для мониторинга активных разломов разного масштаба в режиме реального времени.

Ключевые слова: система блок–разлом, микросейсмический фон, спектральный центроид.

DOI: 10.31857/S0002333720020027

Список литературы

  1. Адушкин В.В., Кишкина С.Б., Кочарян Г.Г. Новый подход к мониторингу техногенно-тектонических землетрясений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017. № 1. С. 3–14.

  2. Кочарян Г.Г., Кабыченко Н.В. Проявление блоковых движений в длиннопериодном сейсмическом фоне. Геофизические процессы в нижних и верхних оболочках Земли. Книга 1 / Под ред. Зецера Ю.И. М. 2003. С. 98–107.

  3. Кочарян Г.Г., Костюченко В.Н., Павлов Д.В. Инициирование деформационных процессов в земной коре слабыми возмущениями // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № 1. С. 5–22.

  4. Кочарян Г.Г., Спивак А.А. Динамика деформирования блочных массивов горных пород. М.: ИКЦ “Академкнига”. 2003. 423 с.

  5. Кочарян Г.Г., Остапчук А.А., Павлов Д.В., Будков А.M. О перспективе обнаружения процесса подготовки землетрясения в спектре сейсмического шума. Лабораторный эксперимент // Физика Земли. 2018. № 6. С. 117–129.

  6. Любушин А.А. Кластерный анализ свойств низкочастотного микросейсмического шума // Физика Земли. 2011. № 6. С. 26–34.

  7. Любушин А.А. Связь полей низкочастотных сейсмических шумов Японии и Калифорнии // Физика Земли. 2016. № 6. С. 28–38.

  8. Садовский М.А., Кочарян Г.Г., Родионов В.Н. О механике блочного горного массива // Докл. АН СССР. 1988. Т. 302. № 2. С. 306–307.

  9. Салтыков В.А. Механизм приливных эффектов в сейсмичности на основе модели амплитудно-зависимой диссипации // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17. № 5. С. 103–110.

  10. Салтыков В.А., Кугаенко Ю.А. Особенности пространственной связи приливной компоненты сейсмических шумов с областями подготовки сильных землетрясений (по материалам долговременных режимных наблюдений на Камчатке) // Физика Земли. 2007. № 9. С. 48–60.

  11. Салтыков В.А., Кугаенко Ю.А., Синицын В.И., Чебров В.Н. Предвестники сильных землетрясений на Камчатке по данным мониторинга сейсмических шумов // Вулканология и сейсмология. 2008. № 2. С. 110–124.

  12. Соболев Г.А. Концепция предсказуемости землетрясений на основе динамики сейсмичности при триггерном воздействии. М.: ИФЗ РАН. 2011. 56 с.

  13. Соболев Г.А. Сейсмический шум. М.: ООО “Наука и образование”. 2014. 272 с.

  14. Соболев Г.А., Любушин А.А. Микросейсмические аномалии перед землетрясением 26 декабря 2004 г. на Суматре // Физика Земли. 2007. № 5. С. 3–16.

  15. Соболев Г.А., Любушин А.А., Закржевская Н.А. Синхронизация микросейсмических колебаний в минутном диапазоне периодов // Физика Земли. 2005. № 8. С. 3–27.

  16. Соболев Г.А., Любушин А.А. Микросейсмические импульсы как предвестники землетрясений // Физика Земли. 2006. № 9. С. 5–17.

  17. Bath B.M. Reliability and presentation of spectra // Developments in Solid Earth Geophysics. 1974. V. 7. P. 193–231.

  18. Besedina A.N., Ostapchuk A.A. Parametric analysis of the low-frequency seismic noise as the basis for monitoring changes of the stress-strain state of rock. AIP Conference Proceedings. 2018. № 2051. P. 020030. https://doi.org/10.1063/1.5083273

  19. Contreras V., Boroschek R. Strong ground motion attenuation relations for Chilean subduction zone interface earthquakes. Proccedings in 15th world conference on earthquake engineering, Lisboa, Portugal. 2012.

  20. Johnson P.A., Jia X. Nonlinear dynamics, granular media and dynamic earthquake triggering // Nature. 2005. V. 437. № 6. P. 871–874.

  21. Hedayat A., Pyrak-Nolte L.J., Bobet A. Precursors to the shear failure of rock discontinuities // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. P. 5467–5475. https://doi.org/10.1002/2014GL060848

  22. Kocharyan G.G. Scale effect in seismotectonics // Geodynamics & Tectonophysics. 2014. V. 5. № 2. P. 353–385. https://doi.org/10.5800/GT2014520133.

  23. Kocharyan G.G., Ostapchuk A.A., Pavlov D.V. Traces of laboratory earthquake nucleation in the spectrum of ambient noise // Scientific Reports. 2018. № 8. P. 10764. https://doi.org/10.1038/s41598-018-28976-9

  24. Konno K., Ohmachi T. Ground-motion characteristics estimated from spectral ratio between horizontal and vertical components of microtremor // Bull. Seism. Soc. Am. 1998. V. 88. № 1. P. 228–241.

  25. Leyton F., Ruiz J., Campos J., Kausel E. Intraplate and interplate earthquakes in Chilean subduction zone: A theoretical and observational comparison // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2009. № 175. P. 37–46. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2008.03.017

  26. Lowrie W. Fundamentals of Geophysics 2nd edition. Cambridge University Press. 2007. 393 p.

  27. Lyubushin A.A. Synchronization trends and rhythms of multifractal parameters of the field of low-frequency microseismic // Iz. Phys Solid Earth. 2009. № 45. P. 381–394.

  28. Montalva G.A., Bastías N., Rodriguez-Marek A. Ground-motion prediction equation for the Chilean subduction zone // Bull. Seism. Soc. Am. 2017. V. 107. № 2. P. 901–911. https://doi.org/10.1785/0120160221

  29. Nakamura Y. A method for dynamic characteristic estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly report of Railway Technical Research Institute. 1989. V. 30. № 1. P. 25–33.

  30. Nakamura Y. Clear identification of fundamental idea of Nakamura’s technique and its applications. 12WCEE. 2000. № 2656. P. 1–8.

  31. Nishida K. Earth’s background free oscillations // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2013. V. 41. № 1. P. 719–740. https://doi.org/10.1146/annurev-earth-050212-124020

  32. Nishida K., Kawakatsu H., Fukao Y., Obara K. Background Love and Rayleigh waves simultaneously generated at the Pacific Ocean floors // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35. P. L16307.

  33. Parolai S. Investigation of site response in urban areas by using earthquake data and seismic noise. New Manual of Seismological Observatory Practice (NMSOP-2) / Bormann P. (Ed.). Potsdam: Deutsches GeoForschungszentrum GFZ; IASPEI. 2012. P. 1–38. https://doi.org/10.2312/GFZ.NMSOP-2_ch14.

  34. Peterson J. Observations and modeling of seismic background noise. U.S.G.S. Tech. Open File Rep. 1993. P. 93-322. 95 p.

  35. Rezaei S., Choobbasti A.J. Application of the microtremor measurements to a site effect study // Earthq Sci. 2017. V. 30. № 3. P. 157–16. https://doi.org/10.1007/s11589-017-0187-2

  36. Sovic I., Sariri K., Zivcic M. High frequency microseismic noise as possible earthquake precursor // Research in Geophysics. 2003. V. 3. № 1. P. 8–12. https://doi.org/10.4081/rg.2013.e2

  37. Tan Kang Chin, Cheach Yi Ben, Lau Tze Liang Estimation of ground structure at USM using microtremor observation technique. E3S Web of Conferences. ICCEE. 2018. V. 65. № 06001. P. 1–9. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186506001

Дополнительные материалы отсутствуют.