Database of Earthquake Focal Mechanisms for the East Arctic Region

Толық мәтін

ВВЕДЕНИЕ

Под очагом землетрясения понимают область, в которой происходит разрыв сплошности материала среды, когда напряжения в ней превысят предел прочности, или область, в которой происходит генерация сейсмических волн. Из теории упругости следует, что очаг может быть описан двумя эквивалентными способами: в виде смещений (или напряжений), приложенных к некоторой поверхности или в виде объемных сил, создающих такое же поле упругих волн, как и смещения на поверхности [Аки, Ричардс, 1983]. В приближении точечного источника, когда для анализа используются сейсмические волны с длиной волны, много большей линейных размеров очага, в наиболее общем виде очаг землетрясения можно представить через тензор сейсмического момента (ТСМ), который зависит от силы источника и ориентации разрыва. В наиболее общем виде ТСМ может быть разложен на изотропную составляющую, характеризующую отрывную компоненту в очаге, и девиаторный ТСМ. В свою очередь девиаторный ТСМ может быть представлен в виде суммы несдвиговой и сдвиговой компонент. Первая из них (compensated linear vector dipole или CLVD-компонента), возникает в случае разрыва по неплоской площадке. Наиболее часто эта компонента присутствует в очагах сильных сейсмических событий, характеризующихся сложной геометрией разрыва, например, двух Турецких землетрясений 06.02.2023 г. с M_w = 7.8 и M_w = 7.7 [Филиппова, Фомочкина, 2023 и ссылки в ней], а также в очагах более слабых вулканических землетрясений [Ekström, 1994; Sandanbata et al., 2021; Shuler et al., 2013]. Однако для большинства сейсмических событий очаг хорошо описывается сдвиговой компонентой ТСМ. В этом случае он моделируется разрывом сплошности по плоской площадке, а его силовым эквивалентом является двойная пара сил с моментом или двойной диполь (double-couple). При этом сама сдвиговая компонента полностью задается скалярным сейсмическим моментом, являющимся энергетической характеристикой землетрясения, и его механизмом очага, характеризующим ориентацию плоскости разрыва в пространстве и направление подвижки.

Механизм очага землетрясения представляет собой важный параметр, поскольку по нему можно судить о действующих в Земле напряжениях. Так, данные о механизмах очагов землетрясений являются основой для реконструкций напряженно-деформированного состояния литосферы на разных масштабных уровнях, в том числе для построения глобальных карт напряжений World Stress Map (WSM), включая последнюю версию WSM 2016 [Heidbach et al., 2018]. В мире для большинства сейсмических событий с магнитудой более 5.0 механизм очага, а точнее девиаторный ТСМ, регулярно рассчитывается и публикуется в каталогах Global Centroid Moment Tensor (GCMT) [Global…, 2024] и National Earthquake Information Center (NEIC) [National…, 2024]. Описание применяемых методов инверсии с учетом их изменения во времени приведены в работах [Dziewonski et al., 1981; Ekström, 2012; Hayes et al., 2009]. В России рутинные определения механизма очага проводятся в ФИЦ ЕГС РАН и его филиалах, результаты доступны в ежегодниках “Землетрясения России” (http://www.gsras.ru/zr/) и “Землетрясения Северной Евразии” (http://www.gsras.ru/zse/), а также ежегодно пополняемой базе данных “Землетрясения России” (http://eqru.gsras.ru). Компиляция решений, полученных различными сейсмологическими агентствами, наряду с собственными определениями механизмов предоставляется в International Seismological Centre (ISC) [International…, 2024].

Основная цель нашей работы, носящей обзорный характер, заключалась в создании базы данных механизмов очагов землетрясений Восточной Арктики (1927–2022 гг.). Регион характеризуется сложным тектоническим строением и высоким уровнем сейсмической активности (см. далее). В то же время он относительно малоизучен в силу своей труднодоступности. Не составляют исключение и механизмы очагов региональных землетрясений, рутинные определения которых затруднены малым количеством сейсмических станций на рассматриваемой территории и во многих случаях неподходящей для этих целей геометрией сейсмической сети [Аветисов, 2000]. Следовательно, имеющиеся определения механизмов очагов, опубликованные в различных источниках, представляют собой большую ценность для решения спорных вопросов современной геодинамики, сейсмотектонического анализа, оценки сейсмической опасности для всей Восточной Арктики или отдельных ее областей. Составленная нами база включает в себя результаты, полученные в сейсмологических агентствах, и решения механизмов из литературных источников. Последнее является ее несомненным преимуществом относительно ISC-каталога.

СЕЙСМИЧНОСТЬ ИССЛЕДУЕМОГО РЕГИОНА

Рассматриваемый в данной работе регион сложен различными структурами (рис. 1а). На севере он охватывает часть Евразийского бассейна и котловины Макарова Северного Ледовитого океана, море Лаптевых и Восточно-Сибирское море. Евразийский бассейн на современном этапе испытывает процессы растяжения [Heidbach et al., 2018], сосредоточенные в зоне спредингового срединно-океанического хребта Гаккеля. Скорость спрединга в районе восточного окончания хребта составляет около 6 мм/год [DeMets et al., 1990]. По хребту Гаккеля проходит граница Евразийской и Северо-Американской литосферных плит [Bird, 2003], отчетливо проявленная в сейсмичности в виде узкой полосы эпицентров землетрясений (рис. 1б) [Engen et al., 2003; Morozov et al., 2021а; Schlindwein et al., 2015]. Шельфы моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря представляют собой часть континентальной окраины Северной Евразии. На шельфе моря Лаптевых развита континентальная рифтовая система, состоящая из чередующихся горстов и грабенов [Engen et al., 2003; Drachev, Schcarubo, 2017]. Здесь в противоположность к подходящему к нему с севера хребту Гаккеля, сейсмичность носит рассеянный характер (рис. 1б) [Аветисов, 2000; Крылов и др., 2020; Avetisov, 1999], а граница Евразийской и Северо-Американской литосферных плит становится диффузной [Gaina et al., 2002]. Восточно-Сибирское море характеризуется слабым уровнем сейсмической активности (рис. 1б). За последние почти 50 лет на его шельфе зарегистрировано всего несколько землетрясений с магнитудой более 4.0, большая часть из которых локализована в районе Новосибирских островов, а в тектоническом плане – в пределах Южно-Анюйской шовной зоны [Имаева и др., 2021].

 

Рис. 1. Тектоническая схема Восточной Арктики согласно работам [Зоненшайн и др., 1990a; 1990б; Зоненшайн, Натапов, 1987] (а) и ее сейсмичность (б). Границы литосферных плит (черные кривые) показаны схематично по работам [Ландер и др., 1994; Bird, 2003; Mackey et al., 1997]; полюс вращения Евразийской и Северо-Американской литосферных плит (звезда) нанесен по работе [Steblov et al., 2003]. Литосферные плиты (буквы в кружках): Е – Евразийская, СА – Северо-Американская, О – Охотоморская, Б – Беринговоморская. Остальные буквенные обозначения: А – Анабарский залив, БХ – губа Буор-Хая, ДЛР – дельта р. Лены, О – Оленекский залив, Х – Хатангский залив, Я – Янский залив. Эпицентры землетрясений с M ≥ 4.0 (1927–2022 гг.) приведены по данным ISC-каталога [International…, 2024]. Желтым цветом обозначены эпицентры землетрясений, произошедших в 1927–1959 гг., белым – 1960–2022 гг. Даты указаны для землетрясений с M ≥ 7.0. Здесь и далее топография и батиметрия (H, м) приведены по глобальной модели ETOPO1 [Amante, Eakins, 2009].

 

Континентальная часть исследуемой области представлена c запада на восток Таймырским складчатым поясом, занимающим полуостров Таймыр, докембрийской Сибирской платформой, мезозойским Верхояно-Колымским складчатым поясом, Охотско-Чукотским вулканогенным поясом и кайнозойским Корякско-Камчатским складчатым поясом (рис. 1а) [Зоненшайн и др., 1990a; 1990б]. На Таймырском полуострове эпицентры редких слабых землетрясений приурочены к его восточному побережью (рис. 1б) [Середкина, Козьмин, 2017; Morozov et al., 2021b]. Относительно высокий уровень сейсмической активности наблюдается на побережье Анабарского и Оленекского заливов моря Лаптевых, а также в дельте реки Лены. Здесь эпицентры большинства землетрясений тяготеют к крупным разрывным нарушениям субширотной ориентации, обрамляющим практически асейсмичную Сибирскую платформу [Имаева и др., 2017]. Наиболее сильные сейсмические события Верхоянского хребта сосредоточены в его северной части и представлены Булунскими землетрясениями 1927–1928 гг. (5 событий с M = 5.8–6.8), связанными с Хараулахтской системой разломов [Имаев и др., 1998; 2000; Fujita et al., 2009]. Согласно работе [Steblov et al., 2003] полюс вращения Евразийской и Северо-Американской литосферных плит расположен в непосредственной близости от эпицентров Булунских землетрясений (рис. 1). При этом в позднеинструментальный период наблюдений (с 1960 г.) во всем Верхоянском хребте регистрировались лишь относительно немногочисленные события с M < 5.0.

На северо-востоке Евразии, включая окраинные Чукотское и Берингово моря, сейсмическая активность сосредоточена преимущественно вдоль границ Евразийской, Северо-Американской, Охотоморской и Беринговоморской литосферных плит (рис. 1). Эпицентры наиболее сильных землетрясений исследуемого региона тяготеют к зонам крупных разрывных нарушений сейсмического пояса Черского – Чай-Юреинскому разлому и разлому Улахан [Имаева и др., 2017; Fujita et al., 2009] – а также к крупным разломам северо-восточного простирания, расположенным в Корякском сейсмическом поясе и образующим границу Беринговоморской литосферной плиты [Ландер и др., 1994; Mackey et al., 1997] (рис. 1). Так, здесь произошли сильнейшие на северо-востоке России за инструментальный период наблюдений Артыкское землетрясение 18.05.1971 г. с MS = 7.1 [Козьмин, 1984] и Олюторское землетрясение 20.04.2006 г. с M_w = 7.6 [Чебров, 2007]. Помимо современных проявлений сейсмической активности в рассматриваемом районе обнаружены многочисленные палеосейсмодислокации, в том числе возникшие от сейсмических событий с M > 7.0 [Важенин, 2000; Имаев и др., 2000].

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДАННЫЕ И СТРУКТУРА БАЗЫ

База механизмов очагов землетрясений Восточной Арктики создавалась по данным сейсмологических агентств и литературным источникам. В случае если сейсмическое событие имело несколько решений фокальных механизмов, все они заносились в базу с указанием соответствующих источников. При составлении базы нами использовались данные международных каталогов GCMT [Global…, 2024], NEIC [National…, 2024], GFZ [GEOFON…, 2024] и ISC [International…, 2024]. В случае с GCMT, NEIC и GFZ в базе приведены параметры наилучшего двойного диполя, соответствующего девиаторному ТСМ. Из ISC-каталога отбирались не только все фокальные механизмы, полученные в самом агентстве по знакам первых вступлений объемных волн, но также решения агентств, не перечисленных ранее, например, AUST (Geoscience Australia, Canberra, Australia; http://www.ga.gov.au) и IPGP (Institut de physique du globe de Paris, Paris, France; http://geoscope.ipgp.fr) (коды соответствуют международному стандарту).Также нами учитывалась информация о механизмах очагов, содержащаяся в ежегодниках“Землетрясения России” (http://www.gsras.ru/zr/) и “Землетрясения Северной Евразии” (http://www.gsras.ru/zse/) и ежегодной пополняемой базе данных “Землетрясения России” (http://eqru.gsras.ru), охватывающей временной промежуток с 2003 г. по настоящее время. Кроме того нами были собраны фокальные механизмы, полученные в ходе специальных исследований сейсмических событий рассматриваемого региона и опубликованные в литературе. Далее перечислим литературные источники с указанием используемых в них данных и методов.

До 1990 г. большинство имеющихся механизмов очагов было определено либо только по знакам первых вступлений объемных волн [Аветисов, 1991; 1993; Балакина и др., 1972; Гунбина и др., 1988; Козьмин, 1984; Имаев и др., 1990; 1998; Имаева и др., 2015; Мишарина, 1967; Cook et al., 1986; Cook, 1988; Jemsek et al., 1986; Fujita et al., 1990; 2009; Parfenov et al., 1988], либо дополнительно к знакам использовалась информация об отношениях амплитуд P-, SV- и SH-волн (SH/P, SV/P, SV/SH) [Franke et al., 2000]. Лишь для немногих событий того времени проводилась инверсия волновых форм [Fujita, 1995; McMullen, 1985; Riegel, 1994; Olson, 1990]. В 1990–1999 гг. механизмы, основанные на знаках объемных волн [Franke et al., 2000; Fujita et al., 2009], составляют около трети всех решений, имеющихся в литературе. Практически для всех остальных решений механизмов очагов землетрясений того периода, рассмотренных в работах [Имаева и др., 2021; Середкина, Козьмин, 2017; Filippova, Melnikova, 2023; Seredkina, Melnikova, 2018], основными исходными данными служили амплитудные спектры поверхностных волн. Для расчетов использовалась методика определения ТСМ (в приближении двойного диполя) и глубины очага землетрясения, разработанная Б.Г. Букчиным (ИТПЗ РАН) [Букчин, 1989]. Эта методика также активно применялась к землетрясениям, произошедшим в регионе в 2000–2021 гг. [Имаева и др., 2017; 2021; Фомочкина, Филиппова, 2023; Filippova, Melnikova, 2023; Seredkina, Melnikova, 2018]. Для четырех сейсмических событий в 1992–2008 гг. очаговые параметры были определены по длиннопериодным записям объемных волн в работе [Sloan et al., 2011], причем для Андрей-Тасского землетрясения 22.06.2008 г. с M_w = 6.1 [Имаева и др., 2011] очаговые параметры рассчитаны для двух субочагов.

Для каждого землетрясения в базу данных вносились следующие параметры (табл. 1): порядковый номер землетрясения в базе (id), дата (в формате дд.мм.гггг), время (GMT в формате чч:мм:сс), координаты эпицентра, магнитуда (M), скалярный сейсмический момент (M₀, Н · м), глубина очага (h, км; с указанием фиксированный это параметр или нет), параметры двух нодальных плоскостей (NP1 и NP2) фокального механизма, параметры осей главных напряжений (осей растяжения, сжатия и промежуточной – T, P и B соответственно), процент компоненты двойного диполя в решении ТСМ (DC, %), качество решения, источник, примечания. Порядковый номер присваивался в хронологическом порядке. Дата, время и координаты эпицентра заносились в базу по данным ISC-каталога [International…, 2024]. Магнитуды приводились в соответствии с источником, тип магнитуды указан в примечаниях. В случае если источник содержал несколько определений магнитуды, предпочтение отдавалось моментной магнитуде. Некоторые значения глубины очага, приведенные в базе, не определялись непосредственно, а фиксировались при расчете других очаговых параметров. Такие глубины отмечены символом f в столбце hf. Параметры нодальных плоскостей фокального механизма приведены единообразно в проекции нижней полусферы в следующем формате: stk – направление простирания (0°–360°), dip – угол падения (0°–90°), slip – угол подвижки (от –180° до 180°). Для осей главных напряжений указаны азимут (azm, 0°–360°) и угол погружения (pl, 0°–90°). Информация о проценте компоненты двойного диполя в решении ТСМ (DC, %) в базе имеется только для агентств GCMТ, NEIC и GFZ, в которых определяется полный девиаторный ТСМ (см. Введение). Во всех остальных случаях очаг рассматривается в приближении чистого двойного диполя, т.е. по умолчанию DC = 100%.

 

Таблица 1. Пример информации, содержащейся в базе данных

id	Дата	Время	φ, град	ë, град	M	M0, Н · м	h, км	hf	NP1			NP2			Ось T		Ось P		Ось B		DC, %	Quality	Источник	Примечания
									stk, град	dip, град	slip, град	stk, град	dip, град	slip, град	azm, град	pl, град	azm, град	pl, град	azm, град	pl, град
92	05.10.1993	21:28:07.4	77.6296	126.4101	5.2	7.39×1016	15	f	32	35	–65	183	59	–106	284	13	55	71	191	14	79		GCMT	Mw, mb = 5.1 (PDE), h = 18 SL
					5.0		18		191	63	–44	304	51	–146	250	7	152	49	346	40		good	FR	mb
					5.2	8.00×1016	21		38	20	–52	178	74	–103	278	28	71	59	182	12		0.270	FM	Mw
214	13.03.2013	03:12:52.68	60.1064	163.5095	5.8	6.33×1017	12	f	301	43	44	176	62	124	135	58	243	11	339	30	76		GCMT	Mw, mb = 5.7 (PDEW), MS = 5.8 (PDEW)
					5.8	6.39×1017	15		173	68	115	302	33	43	119	59	245	19	343	23	97		NEIC	Mw, w-phase, preferred
					5.8	5.40×1017	4		179	66	127	297	43	36	135	53	243	13	342	34	72		NEIC	Mw, body-wave mt
					5.8	7.28×1017	12		170	63	114	305	35	51	120	64	243	15	339	21	43		NEIC	Mw, centroid mt
					5.8	5.60×1017	16		159	52	105	315	41	71	123	77	239	6	330	12	80		GFZ	Mw
					6.2		24		322	45	81	154	45	99	148	84	58	0	328	6			KAGSR	M

Примечания: в графах Источник и Примечания введены следующие обозначения: FR – [Franke et al., 2000], FM – [Filippova, Melnikova, 2023], SL – [Sloan et al., 2011]. В базе данных ссылки на публикации приведены без сокращений. Коды агентств соответствуют международному стандарту. PDE и PDEW – Preliminary Determinations of Epicenters, Monthly Listing и Weekly Listing соответственно [National…, 2024]. В графе Примечания у решений NEIC указан тип используемых данных и процедура их инверсии: w-phase – W-фаза [Hayes et al., 2009; Kanamori, Rivera, 2008], body-wave mt – длиннопериодные объемные волны [Sipkin, 1982]; centroid mt – длиннопериодные объемные и поверхностные волны [Dziewonski et al., 1981]. Preferred – наиболее предпочтительное NEIC-решение.

 

Сведения о качестве решения (если они доступны) приводились в том же виде, как и в используемом источнике. Отметим, что для девиаторных ТСМ из каталогов GCMТ, NEIC и GFZ в оригинале имеется только информация о погрешностях отдельных компонент тензора, поэтому в базе оценка качества наилучшего двойного диполя в целом не определена. Для всех механизмов, рассчитанных по амплитудным спектрам поверхностных волн, в базе указаны значения функции нормированной невязки, характеризующей отличие наблюденных и синтетических спектров [Букчин, 1989]. Для фокальных механизмов из работы [Fujita et al., 2009] качество оценивается двумя градациями – good (хорошо обусловленное знаками) и poor (плохо обусловленное знаками). В статьях [Аветисов, 1993; Cook et al., 1986; Franke et al., 2000] дополнительно используется промежуточная градация – moderate (решение с небольшой неопределенностью положения нодальных плоскостей). Для работы [Козьмин, 1984] качество решений было оценено нами по неопределенности положения нодальных плоскостей на имеющихся стереограммах фокальных механизмов по той же градации (good, moderate, poor). Качество механизмов, полученных агентством ISC, обозначается буквами A–D, где A обозначает надежные решения, D – решения неудовлетворительного качества. Отметим, что для всех землетрясений рассматриваемого региона качество ISC-решений неудовлетворительное (D), т.е., фактически, такие решения непригодны для дальнейшего анализа.

Источники собранных фокальных механизмов приведены либо в виде международного кода сейсмологического агентства, либо в виде ссылки на публикацию. Если фокальный механизм помимо первоисточника впоследствии был опубликован в других работах, как, например, в статье [Fujita et al., 2009], содержащей в большей степени компиляцию известных решений, в нашей базе перечислены все доступные источники, при этом первоисточник указан первым.

Также для каждого решения фокального механизма в базе имеются примечания, содержащие, во-первых, информацию о типе магнитуды. Во-вторых, для агентства NEIC приведена информация о том, на основании каких данных и каким методом рассчитывался ТСМ, а также отмечено наиболее предпочтительное решение (см. табл. 1 и Примечание к ней). Для землетрясений, имеющих решения в GCMT, в примечания добавлена информация о магнитудах mb и MS из PDE-бюллетеней [National…, 2024]. Кроме того, для отдельных событий приведены дополнительные данные о глубине, пересчитанной для этого фокального механизма в работе [Sloan et al., 2011]. Для части таких событий в первоисточнике глубина не определена, тогда в базу вносились только оценки глубины из работы [Sloan et al., 2011] с соответствующими примечаниями. Для решений, полученных авторами работы [Franke et al., 2000], указано, сколько отношений амплитуд P-, SV- и SH-волн использовалось при расчетах.

Технически база данных создавалась с помощью PgAdmin – программы кроссплатформенного типа для работы с PostgreSQL-серверами. Графический интерфейс, позволяющий пользователям осуществлять поиск в базе данных по различным атрибутам (координатам, дате, времени, идентификатору), а также ранжировать результаты поиска по магнитуде и глубине очага, был разработан на языке Python (рис. 2). Результаты запроса могут быть сохранены в отдельный файл с названием и расширением, указанными пользователем. Виджеты GUI были созданы на основе модуля Tkinter. Подключение к базе данных и выполнение запросов реализовано с помощью модуля Psycopg2.

 

Рис. 2. Вид окна поиска с полями ввода параметров.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Составленная нами база механизмов очагов землетрясений Восточной Арктики (№ гос. регистрации 122041300106-8 от 19.02.2024 г.) размещена на сайте ИТПЗ РАН https://www.itpz-ran.ru/ru/resultaty/maps-and-databases/east-arctic/. В нее вошло 595 решений механизмов для 273 землетрясений с M = 2.1–7.6, произошедших в 1927–2022 гг. (рис. 3). Отметим, что только одно из рассматриваемых событий – Булунское землетрясение 14.11.1927 г. – произошло до 1951 г. (не показано на рис. 4а). Увеличение количества землетрясений, для которых определен механизм очага, начинается в 80-х годах XX века (рис. 4а), т.е. примерно совпадает с началом рутинных определений ТСМ в GCMT [Dziewonski, Woodhouse, 1983]. В зависимости от времени максимум землетрясений с известными механизмами приходится на 2006 г., когда произошло сильнейшее за инструментальный период наблюдений сейсмическое событие на рассматриваемой территории – Олюторское землетрясение 20.04.2006 г. с M_w = 7.6, сопровождавшееся многочисленными афтершоками (рис. 1б) [Чебров, 2007]. Второй максимум на рис. 4а связан с тем, что механизмы очага были определены для Илин-Тасского (Абыйского) землетрясения 14.02.2013 г. с М_w = 6.7 и многих его афтершоков. Для 90% землетрясений, вошедших в базу данных, количество различных решений механизма очага не превышает 5, причем для 150 событий имеется только одно определение механизма (рис. 4б). Максимальное количество различных фокальных механизмов для одного землетрясения составило 12.

 

Рис. 3. Эпицентры землетрясений, вошедших в базу данных (M = 2.1–7.6, 1927–2022 гг.). Красным контуром обозначен Оленекский залив с прилегающими территориями, обсуждаемый ниже. Обозначения структур см. на рис. 1а.

 

Рис. 4. Распределения количества землетрясений в базе данных по времени (а) и по количеству решений фокальных механизмов для одного землетрясения (б) и распределения количества решений фокальных механизмов по сейсмологическим агентствам (в) и литературным источникам (г). На панели (а) в распределение не включено Булунское землетрясение 14.11.1927 г. Расшифровка кодов агентств (в): AUST – Geoscience Australia, Australia (http://www.ga.gov.au); GCMT – The Global CMT Project, Lamont Doherty Earth Observatory, Columbia University, USA (https://www.globalcmt.org); GFZ – German Research Centre for Geosciences, Helmholtz Centre Potsdam, Germany (https://www.gfz-potsdam.de); IPGP – Institut de physique du globe de Paris, France (http://geoscope.ipgp.fr); ISC – Internarional Seismological Centre, UK (http://isc.ac.uk); ISC-PPSM – International Seismological Centre Probabilistic Point Source Model, UK (http://www.isc.ac.uk/projects/ProbabilisticSTF); KAGSR – Камчатский филиал ФИЦ “Единая геофизическая служба” РАН, г. Петропавловск-Камчатский, Россия (https://glob.emsd.ru); MOS – ФИЦ “Единая геофизическая служба” РАН, г. Обнинск, Россия (http://www.ceme.gsras.ru); NEIC – National Earthquake Information Center, USA (https://earthquake.usgs.gov). Для обозначения литературных источников введены следующие обозначения (г): PFM – [Балакина и др., 1972; Гунбина и др., 1988; Имаев и др., 1990; 1998; Имаева и др., 2015; Мишарина, 1967; Jemsek et al., 1986; Parfenov et al., 1988], WFM – [Fujita, 1995; McMullen, 1985; Olson, 1990; Riegel, 1994; Sloan et al., 2011], SWFM – [Имаева и др., 2017; 2021; Середкина, Козьмин, 2017; Фомочкина, Филиппова, 2023; Filippova, Melnikova, 2023; Seredkina, Melnikova, 2018].

 

Для Восточной Арктики собранная нами база превышает по объему информации все имеющиеся на текущий момент времени аналоги. Так, по сравнению с наиболее полной компиляцией различных данных, имеющейся в ISC-каталоге [International…, 2024], в нее вошли, во-первых, фокальные механизмы, опубликованные в литературе (225 решений). Во-вторых, благодаря использованию информации по агентствам GCMT, NEIC и GFZ непосредственно из первоисточников, нам удалось избежать некоторых неточностей, содержащихся в ISC-каталоге, и в базу также вошли пропущенные в ISC данные. Например, для рассматриваемой территории в ISC-каталоге приведены очаговые параметры согласно GFZ только для трех землетрясений 2019–2020 гг., в то время как в [GEOFON…, 2024] также имеются ТСМ еще для 11 сейсмических событий 2011–2018 гг. Закономерно, что количество собранного нами материала превосходит также ежегодно пополняемую базу данных “Землетрясения России” (http://eqru.gsras.ru). Преимущества в этом случае обусловлены следующими причинами: больший охват по времени, использование литературных источников, для одного и того же землетрясения приведены различные решения. То же самое относится и к некоторым работам, содержащим компиляцию механизмов очагов землетрясений для всей Восточной Арктики или отдельных ее частей [Аветисов, 2000; Имаев и др., 2000; Имаева и др., 2015; 2017; Крылов и др., 2020; Cook et al., 1986; Fujita et al., 2009; Sloan et al., 2011].

Сопоставление фокальных механизмов, полученных для одного и того же землетрясения с использованием различных данных и методов, может представлять интерес для детального сейсмотектонического анализа. Проиллюстрируем это на примере сейсмических событий, произошедших в Оленекском заливе моря Лаптевых и прилегающих территориях (рис. 1, рис. 3). В пределах рассматриваемой территории механизмы очагов определены для 7 землетрясений (M = 4.5–5.4, 1986–2011 гг.), причем только для двух наиболее сильных из них – 25.11.1987 г. с mb = 5.1 и 01.02.1980 г. с М_w = 5.3 – имеется несколько различных решений (рис. 5). Также для этого региона в работе [Аветисов, 1991] по данным временной сети из 12 сейсмических станций, установленных в летние сезоны 1985–1988 гг., были получены фокальные механизмы для двух серий слабых землетрясений. Определение механизмов проводилось методом групповой обработки [Мишарина и др., 1975]: выделялись пространственно близкие группы сейсмических событий, знаки первых вступлений P-волн от которых было возможно разделить нодальными плоскостями единственным образом. Эти групповые решения не вошли в собранную нами базу, однако результаты для всех трех групп представлены в табл. 2.

 

Рис. 5. Механизмы очагов землетрясений (в проекции нижней полусферы) Оленекского залива и прилегающих территорий, имеющиеся в составленной базе данных (M = 4.5–5.4, 1986–2011 гг.). Решения, полученные с помощью различных методов, обозначены цветом: серый – по знакам первых вступлений P-волн; оранжевый – по знакам первых вступлений P-волн и отношениям амплитуд P-, SV- и SH-волн; желтый – [Dziewonski et al., 1981]; розовый – по амплитудным спектрам поверхностных волн [Букчин, 1989]; синий – решения для групп слабых землетрясений, определенные методом [Мишарина и др., 1975]. Для литературных источников введены следующие обозначения: AVE – [Аветисов, 1991], AV – [Аветисов, 1993], CO – [Cook et al., 1986], FR – [Franke et al., 2000], FU – [Fujita et al., 1990], SM – [Seredkina, Melnikova, 2018]. Области, для которых получены групповые решения, обозначены серым цветом. Номера групп соответствуют табл. 2. Активные разломы показаны красными кривыми согласно работе [Zelenin et al., 2022].

 

Таблица 2. Механизмы очагов, полученные для трех групп слабых землетрясений 1985–1988 гг. [Аветисов, 1991]

№	Границы группы		NP1			NP2			Ось T		Ось P		Ось B
	φ, град	ë, град	stk, град	dip, град	slip, град	stk, град	dip, град	slip, град	azm, град	pl, град	azm, град	pl, град	azm, град	pl, град
1	72.75–73.17	123.00–125.17	13	59	–38	130	60	–134	249	7	349	50	155	36
2	72.33–72.83	125.00–127.00	138	32	–95	324	58	–87	51	13	239	76	141	2
3	71.33–72.00	130.00–131.17	143	63	80	345	30	109	210	70	60	17	328	10

 

Сопоставляя различные механизмы очагов для землетрясений 25.11.1987 г. и 01.02.1980 г. (рис. 5), в первую очередь, следует обратить внимание на качество имеющихся решений и используемые данные. Так, сдвиговые механизмы из работы [Franke et al., 2000], характеризуются невысоким качеством (poor), во-первых, за счет того, что для этих землетрясений не удалось рассчитать ни одного отношения амплитуд P-, SV- и SH-волн. Во-вторых, все знаки первых вступлений P-волн для них получены по записям удаленных станций, т.е. расположены в центре сетки Вульфа, что затрудняет надежное определение механизма. Таким образом, эти решения следует исключить из дальнейшего анализа. В случае с землетрясением 25.11.1987 г. решения [Аветисов, 1993; Fujita et al., 1990] также имеют невысокое качество (poor), однако они оба свидетельствуют о преобладании сбросовых движений по субширотным плоскостям в очаге рассматриваемого сейсмического события. Отметим, что в базе активных разломов Северной Евразии [Zelenin et al., 2022] в районе эпицентра этого события выделен разлом с близким простиранием.

Для землетрясения 01.02.1980 г. (M_w = 5.3, mb = 5.4) механизмы очагов из работ [Аветисов, 1993; Cook et al., 1990], несмотря на один и тот же применяемый метод, существенно отличаются между собой и по оценкам авторов характеризуются умеренной неоднозначностью (качество – moderate). Решение из работы [Cook et al., 1990] ближе к наилучшему двойному диполю, опубликованному в GCMT-каталоге [Global…, 2024] и полученному путем инверсии длиннопериодных объемных волн [Dziewonski et al., 1981]. Полный девиаторный ТСМ, компоненты которого имеют относительно небольшие погрешности, свидетельствует о том, что в очаге этого сейсмического события реализовался практически чистый сдвиг (DC = 90%). Таким образом, очаг землетрясения 01.02.1980 г. представляет собой сброс по плоскостям СЗ–ЮВ ориентации. С учетом глубины гипоцентра, оценки которой составляют от 11 [Аветисов, 1993] до 25 км [Sloan et al., 2011], это сейсмическое событие, наиболее вероятно, может быть отнесено к зоне Лено-Анабарского краевого шва, имеющей СЗ–ЮВ простирание (рис. 5). К этой же зоне, видимо, приурочены и землетрясения 15.06.1986 г. (M = 4.7), 08.06.2001 г. (M_w = 4.5), 07.12.2010 г. (M_w = 4.9), 20.05.2011 г. (M_w = 4.7) и первая группа слабых сейсмических событий 1985–1988 гг. (№ 1 на рис. 5 и в табл. 2), в очагах которых прослеживаются нодальные плоскости с близким простиранием. При этом кинематика подвижек в очагах обсуждаемых событий весьма разнообразна, что свидетельствует о неоднородном напряженно-деформируемом состоянии земной коры в дельте реки Лены [Filippova, Melnikova, 2023], что также отражается в различии механизмов очагов для второй группы слабых событий 1985–1988 гг. (№ 2 на рис. 5 и в табл. 2) и землетрясения 15.09.1996 г. (M_w = 4.9).

ВЫВОДЫ

В результате проведенной нами работы была составлена база механизмов очагов землетрясений Восточной Арктики (№ гос. регистрации 122041300106-8 от 19.02.2024 г.). В нее вошло 595 решений механизмов очагов (370 по данным сейсмологических агентств и 225 по литературным источникам) для 273 землетрясений с M = 2.1–7.6, произошедших в 1927–2022 гг. Для большинства событий приведены сведения о глубине очага, скалярном сейсмическом моменте и моментной магнитуде. Помимо самих очаговых параметров, в базу вошла информация о качестве приводимых решений, что во многих случаях облегчает их сопоставление. Это проиллюстрировано на примере землетрясений Оленекского залива моря Лаптевых и прилегающих территорий. Для удобства пользователя база имеет графический интерфейс, позволяющий осуществлять поиск по различным атрибутам (координатам, времени, значениям магнитуды и глубины). Собранная нами база существенно превышает по объему информации все имеющиеся на текущий момент времени аналоги, включая ISC-каталог. Она может использоваться для проведения сейсмотектонического анализа, расчетов напряженно-деформированного состояния литосферы, оценки сейсмической опасности для всей Восточной Арктики или отдельных ее регионов.

Составленная нами база механизмов очагов землетрясений Восточной Арктики размещена на сайте ИТПЗ РАН https://www.itpz-ran.ru/ru/resultaty/maps-and-databases/east-arctic/. Предполагается, что в дальнейшем она будет пополняться авторами каждые пять лет. В случае обнаружения неточностей или по вопросам внесения дополнительных данных в базу просим обращаться к А.И. Филипповой (aleirk@mail.ru).

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают глубокую благодарность за помощь в подборе исходных данных и обсуждение работы канд. геол.-мин. наук Я.Б. Радзиминовичу (БФ ФИЦ ЕГС РАН, ИТПЗ РАН) и докт. геол.-мин. наук В.И. Мельниковой (ИЗК СО РАН). Мы благодарим А.В. Трубенкова (ИТПЗ РАН) за помощь в размещении базы данных на сайте Института. Мы благодарим К.В. Крушельницкого, С.Д. Маточкину (ИТПЗ РАН) и канд. физ.-мат. наук С.В. Филиппова (ИЗМИРАН) за техническую помощь в данной работе.

Авторлар туралы

A. Filippova

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences; Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: aleirk@mail.ru
Ресей, Moscow, Troitsk, 108840; Moscow, 117997

I. Burlakov

Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, Russian Academy of Sciences; National University of Oil and Gas “Gubkin University”

Email: aleirk@mail.ru
Ресей, Moscow, 117997; Moscow, 119991

A. Fomochkina

Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, Russian Academy of Sciences; National University of Oil and Gas “Gubkin University”

Email: aleirk@mail.ru
Ресей, Moscow, 117997; Moscow, 119991

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар