Физика Земли, 2020, № 6, стр. 38-47

К вопросу о природе постсейсмических деформационных процессов в районе землетрясения Мауле, Чили, 27.02.2010 г.

В. О. Михайлов 12*, Е. П. Тимошкина 1, В. Б. Смирнов 12, С. А. Хайретдинов 1, П. Н. Дмитриев 1

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

2 Московский государственный Университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет
г. Москва, Россия

* E-mail: mikh@ifz.ru

Поступила в редакцию 27.05.2020
После доработки 07.06.2020
Принята к публикации 09.06.2020

Аннотация

В работе впервые представлена модель поверхности разрыва для землетрясения Мауле-2010 в Чили, построенная по комплексу данных спутниковой геодезии, РСА-интерферометрии и спутниковой гравиметрии. Модель построена с применением метода регуляризации, позволяющего находить однородное поле смещений на поверхности разрыва при условии, что угол подвижки близок к заданному. В среднем смещения на поверхности разрыва составляют 5 метров, при максимальном смещении 13.1 м. Область разрыва протягивается южнее полуострова Арауко, вдоль поверхности плиты она достигает глубины в 42 км. Для оценки вклада в наблюдаемые постсейсмические смещения процесса вязкоупругой релаксации напряжений, возникших в литосфере и верхней мантии в результате землетрясения, было выполнено численное моделирование этого процесса с использованием построенной модели сейсмического разрыва. Скорости смещений земной поверхности зависят в основном от принятого значения вязкости астеносферы. Выполненное сравнение расчетных и измеренных смещений при низкой вязкости астеносферы показывает, что если измерения смещений произведены на большом расстоянии от поверхности разрыва, как это имеет место в случае землетрясений в зоне субдукции океан–океан, то наблюдаемые смещения можно объяснить за счет процесса вязкоупругой релаксации с низкой вязкостью астеносферы. В тех случаях, когда есть данные о смещениях над поверхностью разрыва, например, для землетрясения Мауле-2010, объяснить наблюдаемые смещения за счет процесса релаксации напряжений в ближней к области разрыва зоне ни при каких значениях вязкости не удается – смещения существенно отличаются и по амплитуде, и по направлению. В тоже время, модели постсейсмического крипа хорошо согласуются со всем комплексом имеющихся данных. Тем самым, принимать гипотезу о низкой вязкости астеносферы в области землетрясения Мауле-2010 нет необходимости. Аналогичное заключение было сделано нами ранее по результатам моделирования Суматранского-2004, Симуширского-2006 и ряда других крупных землетрясений в зонах субдукции.

Ключевые слова: землетрясение Мауле, Чили 27.02.2010, GPS, РСА-интерферометрия, гравитационные модели, спутники GRACE, модель поверхности разрыва, вязкоупругая релаксация напряжений, постсейсмический крип.

DOI: 10.31857/S0002333720060046

Список литературы

  1. Михайлов В.О., Диаман М., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А. Оценка относительной роли постсейсмического крипа и вязкоупругой релаксации после Симуширского землетрясения 15.11.2006 г. с использованием данных спутниковой геодезии и гравиметрии // Вестник МГУ. Сер. Физика и астрономия. 2018. № 5. С. 84–89.

  2. Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Киселева Е.А., Хайретдинов С.А., Дмитриев П.Н., Карташов И.М., Смирнов В.Б. Проблемы совместной интерпретации временных вариаций гравитационного поля с данными о смещениях земной поверхности и дна океана на примере землетрясения Тохоку-Оки (11 марта 2011 г.) // Физика Земли. 2019. № 5. С. 56–60. https://doi.org/10.31857/S0002-33372019553-60

  3. Baba T., Hirata K., Hori T., Sakaguchi H. Offshore geodetic data conducive to the estimation of the afterslip distribution following the 2003 Tokachi-oki earthquake // Earth Planet. Sci. Lett. 2006. V. 241. P. 281–292. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2005.10.019

  4. Beck S., Barientos S., Kausel E., Reyes M. Source characteristics of historic earthquake along the central Chile subduction zone // J. South Am. Earth Sci. 1998. V. 11. P. 115–129.https://doi.org/10.1016/S0895-9811(98)00005-4

  5. Delouis B., Nocquet J.-M., Vallee M. Slip distribution of the February 27, 2010 Mw = 8.8 Maule Earthquake, central Chile, from static and high-rate GPS, InSAR, and broadband teleseismic data // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L17305. https://doi.org/10.1029/2010GL043899

  6. De Mets C., Gordon R.G., Argus D.F. Geologically current plate motions // Geophys. J. Int. 2010. V. 181. P. 1–80. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2009.04491.x

  7. Diament M., Mikhailov V., Timoshkina E. Joint inversion of GPS and high-resolution GRACE gravity data for the 2012 Wharton basin earthquakes // J. Geodynamics. 2020. V. 136. https://doi.org/10.1016/j.jog.2020.101722

  8. Han S., Sauber J., Pollitz F. Postseismic gravity change after the 2006–2007 great earthquake doublet and constraints on the asthenosphere structure in the central Kuril Island // Geophys. Res. Lett. 2016. https://doi.org/10.1002/2016GL068167

  9. Heki K., Matsuo K. Coseismic gravity changes of the 2010 earthquake in central Chile from satellite gravimetry // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L24306. https://doi.org/10.1029/ 2010GL045335

  10. Hsu Y.-J., Simons M., Avouac J.-P., Galetzka J., Sieh K., Chlieh M., Natawidjaja D., Prawirodirdjo L., Bock Y. Frictional afterslip following the 2005 Nias-Simeulue earthquake, Sumatra // Science. 2006. V. 312(5782). P. 1921–1926. https://doi.org/10.1126/science.1126960

  11. Hu Y., Wang K., He J., Klotz J., Khazaradze G. Three-dimensional viscoelastic finite element model for postseismic deformation of the great 1960 Chile earthquake// J. Geophys. Res. 2004. V. 109. B12403. https://doi.org/10.1029/2004JB003163

  12. Kogan M.G., Vasilenko N.F., Frolov D.I., Frymueller J.T. Rapid postseismic relaxation after the great 2006–2007 Kuril earthquakes from GPS observations in 2007–2011 // J. Geophys. Res. 2013. V. 118. P. 3691–3706. https://doi.org/10.1002/jgrb.50245

  13. Kusche J. Approximate decorrelation and non-isotropic smoothing of time-variable GRACE-type gravity field models // J. Geodesy. 2007. V. 81(11). P. 733–749.

  14. Lay T., Ammon C.J., Kanamori H., Koper K.D., Sufri O., Hutko A.R. Teleseismic inversion for rupture process of the 27 February 2010 Chile (Mw 8.8) earthquake // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L13301.

  15. Lin Y.-n. N., Sladen A., Ortega-Culaciati F., Simons M., Avouac J.-P., Fielding E., Brooks B., Bevis M., Genrich J., Rietbrock A., Vigny C., Smalley R., Socquet A. Coseismic and postseismic slip associated with the 2010 Maule Earthquake, Chile: Characterizing the Arauco Peninsula barrier effect // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2013. V. 118. P. 3142–3159. https://doi.org/10.1002/jgrb.50207

  16. Lorito S., Romano F., Atzori S., Tong X., Avallone A., McCloskey J., Cocco M., Boschi E., Piatanesi A. Limited overlap between the seismic gap and coseismic slip of the great 2010 Chile earthquake // Nat. Geosci. 2011. V. 4. P. 173–177.

  17. Miyazaki S., Segall P., Fukuda J., Kato T. Space time distribution of afterslip following the 2003 Tokachi-oki earthquake: Implications for variations in fault zone frictional properties // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L06623. https://doi.org/10.1029/2003GL019410

  18. Mikhailov V., Lyakhovsky V., Panet I., van Dinther Y., Diament M., Gerya T., deViron O., Timoshkina E. Numerical modelling of postseismic rupture propagation after the Sumatra 26.12.2004 earthquake constrained by GRACE gravity data // Geophysical J. International. 2013. V. 194(2). P. 640–650. https://doi.org/10.1093/gji/ggt145

  19. Moreno M., Melnick D., Rosenau M., Baez J., Klotz J., Oncken O., Tassara A., Chen J., Bataille K., Bevis M., Socquet A., Bolte J., Vigny C., Brooks B., Ryder I., Grund V., Smalley B., Carrizo D., Bartsch M., Hase H. Toward understanding tectonic control on the Mw 8.8 2010 Maule Chile earthquake // Earth and Planetary Science Letters. 2012. V. 321–322. P. 152–165. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2012.01.006

  20. Ozawa S., Kaidzu M., Murakami M., Imakiire T., Hatanaka Y. Coseismic and postseismic crustal deformation after the Mw 8 Tokachi-oki earthquake in Japan // Earth Planets Space. 2004. V. 56(7). P. 675–680.

  21. Ozawa S., Nishimura T., Munekane H., Suito H., Kobayashi T., Tobita M., Imakiire T. Preceding, coseismic, and postseismic slips of the 2011 Tohoku earthquake Japan // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. P. B07404. https://doi.org/10.1029/2011JB009120

  22. Perfettini H., Avouac J.P. Postseismic relaxation driven by brittle creep: A possible mechanism to reconcile geodetic measurements and the decay rate of aftershocks, application to the Chi-Chi earthquake, Taiwan// J. Geophys. Res. 2004. V. 109. B02304. https://doi.org/10.1029/2003JB002488

  23. Perfettini H., Tavera, H., Kositsky A., Nocquet J.M., Bondoux F., Chlieh M., Sladen A., Audin L., Farber D., Soler P. Seismic and aseismic slip on the Central Peru megathrust // Nature. 2010. V. 465(7294). P. 78–81. https://doi.org/10.1038/nature09062

  24. Pollitz F.F. Coseismic deformation from earthquake faulting on a layered spherical Earth // Geophys. J. Int. 1996. V. 125. P. 1–14.

  25. Pollitz F.F. Gravitational-viscoelastic postseismic relaxation on a layered spherical Earth // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 17921–17941.

  26. Pritchard M.E., Simons M. An aseismic slip pulse in northern Chile and along-strike variations in seismogenic behavior // J. Geophys. Res. 2006. V. 111(B8). B08405. https://doi.org/10.1029/2006JB004258

  27. Tong X., Sandwell D., Luttrell K., Brooks B., Bevis M., Shimada M., Foster J., Smalley Jr. R., Parra H., Baez Soto J.C., Blanco M., Kendrick E., Genrich J., Caccamise II D.J. The 2010 Maule, Chile earthquake: downdip rupture limit revealed by space geodesy// Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L24311.

  28. Vigny C., Socquet A., Peyrat S., Ruegg J.C., Métois M., Madariaga R., Morvan S., Lancieri M., Lacassin R., Campos J., Carrizo D. et al. The 2010 Mw 8.8 Maule megathrust earthquake of central Chile, monitored by GPS // Science. 2011. V. 332(6036). P. 1417–1421. https://doi.org/10.1126/science.1204132

  29. Wang L., Shum C.K., Simons F.J., Tassara A., Erkan K., Jekeli C., Braun A., Kuo Ch., Lee H., Yuan D. N. Coseismic slip of the 2010 Mw 8.8 Great Maule, Chile, earthquake quantified by the inversion of GRACE observations // Earth and Planetary Science Letters. 2012. V. 335. P. 167–179.

Дополнительные материалы отсутствуют.