Постсейсмические процессы в области землетрясения Чигник на Аляске 29.07.2021. Часть II: развитие смещений во времени и связь с афтершоковой активностью

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

По данным сети пунктов GPS проведен анализ постсейсмических движений в очаговой области землетрясения Чигник 29.07.2021 г., M8.2 на Аляске. Показано, что эти движения имеют характер крипового скольжения (afterslip). Скорость постсейсмических смещений точек поверхности Земли (пунктов наблюдений GPS) спадает со временем по степенному закону близкому к 1/t (t – время после землетрясения). На интервале времени в два года величины смещений увеличиваются во времени по закону логарифмической ползучести. Проведен анализ афтершоков землетрясения Чигник по данным регионального каталога землетрясений Аляски. Показано, что постсейсмические смещения в различных пунктах наблюдений GPS пропорциональны смещениям в сейсмотектоническом течении, обусловленном остаточным смещениям в очагах афтершоков. Это позволяет рассматривать суммарные подвижки в очагах афтершоков как общий механизм криповой постсейсмической деформации в очаговой области землетрясения Чигник.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Б. Смирнов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: vs60@mail.ru

физический факультет 

Россия, Москва; Москва

В. О. Михайлов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: vs60@mail.ru
Россия, Москва

А. М. Конвисар

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: vs60@mail.ru

физический факультет 

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Жарков В.Н. Физика Земных недр. М.: Наука и образование. 2012. 384 с.
  2. Конвисар А.М., Михайлов В.О., Волкова М.С., Смирнов В.Б. Модель поверхности сейсмического разрыва землетрясения “Чигник” (Аляска, США) 29.07.2021 по данным спутниковой радарной интерферометрии и ГНСС // Вулканология и сейсмология. 2023. № 5. С. 74–83.
  3. Конвисар А.М., Михайлов В.О., Смирнов В.Б., Тимошкина Е.П. Постсейсмические процессы в области землетрясения Чигник на Аляске 29.07.2021. Часть I: Результаты моделирования // Физика Земли. 2024. № 4. С. 21–34.
  4. Костров Б.В. Сейсмический момент, энергия землетрясения и сейсмическое течение горных масс // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1974. № 1. С. 23–40.
  5. Магницкий В. А. Внутреннее строение и физика Земли. М.: Недра. 1965. 379 с.
  6. Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. М.: Мир. 1974. 318 с.
  7. Михайлов В.О., Назарян А.Н., Смирнов В.Б. и др. Совместная интерпретация данных дифференциальной спутниковой интерферометрии и GPS на примере Алтайского (Чуйского) землетрясения 27.09.2003 г. // Физика Земли. 2010. № 3. С. 3–16.
  8. Михайлов В.О., Пане И., Хаен М., Тимошкина Е.П., Бонвало С., Ляховский В., Диаман М., Девирон О. Сравнительный анализ временных вариаций глобального гравитационного поля по данным спутников Грейс в областях трех недавних гигантских землетрясений // Физика Земли. 2014. № 2. С. 29–40.
  9. Михайлов В.О., Диаман М., Любушин А.А., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А Крупномасштабный асейсмический крип в областях сильных землетрясений по данным спутников ГРЕЙС о временных вариациях гравитационного поля // Физика Земли. 2016. № 5. С. 70–81.
  10. Молчан Г.М., Дмитриева О.Е. Идентификация афтершоков: обзор и новые подходы // Вычислительная сейсмология. 1991. Вып. 24. С. 19–50.
  11. Писаренко В.Ф. О законе повторяемости землетрясений // Дискретные свойства геофизической среды. М.: Наука. 1989. С. 47–60.
  12. Ризниченко Ю.В. О сейсмическом течении горных масс. Динамика Земной коры. М.: Наука. 1965. С. 56–63.
  13. Ризниченко Ю.В. Протяженный очаг и сейсмотектоническое течение горных масс. Исследования по физике землетрясений. М.: Наука. 1976. С. 236–262.
  14. Ризниченко Ю.В. Расчет скорости деформации при сейсмотектоническом течении горных масс // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1977. № 10. С. 34–47.
  15. Садовский М.А., Писаренко В.Ф., Штейнберг В.В. О зависимости энергии землетрясения от объема сейсмического очага // Докл. АН СССР. 1983. Т. 271. № 3. С. 598–602.
  16. Смирнов В.Б. Опыт оценки представительности данных каталогов землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1997. № 4. С. 93–105.
  17. Смирнов В.Б. Прогностические аномалии сейсмического режима. I. Методические основы подготовки исходных данных // Геофизические исследования. 2009. Т. 10. № 2. С. 7–22.
  18. Aki K. Scaling law of seismic spectrum // J. Deophys. Res. 1967. V. 72. P. 1217–1231. doi: 10.1029/JZ072i004p01217
  19. Anderson O.L., Grew P.C. Stress corrosion theory of crack propagation with applications to geophysics // Reviews of Geophysics. 1977. V. 15. P. 77–104.
  20. Elliott J., Ronni L., Grapenthin R., Parameswaran R.M., Xia Z., Freymueller J.T., Fusso L. Cascading rupture of a megathrust // Science Advances. 2022. V. 8. № 18. doi: 10.1126/sciadv.abm4131
  21. Freed A.M., Burgmann R. Evidence of power-law flow in the Mojave desert mantle // Nature. 2004. V. 430(6999). P. 548–551. doi: 10.1038/nature02784
  22. Freed A.M., Burgmann R., Calais E., Freymueller J., Hreinsdottir S. Implications of deformation following the 2002 Denali, Alaska, earthquake for postseismic relaxation processes and lithospheric rheology // J. Geophys. Res.-Solid Earth. 2006a. V. 111(B1). doi: 10.1029/2005jb003894
  23. Freed A.M., Burgmann R., Calais E., Freymueller J. Stress-dependent power-law flow in the upper mantle following the 2002 Denali, Alaska, earthquake // Earth Planet. Sci. Lett. 2006b. V. 252(3–4). P. 481–489. doi: 10.1016/j.epsl.2006.10.011
  24. Freed A.M. Afterslip (and only afterslip) following the 2004 Parkfield, California, earthquake // Geoph. Res. Lett. 2006b. V. 34. L06312. doi: 10.1029/2006GL029155
  25. Johnson K.M., Burgmann R., Freymueller J.T. Coupled afterslip and viscoelastic flow following the 2002 Denali Fault, Alaska earthquake // Geophys. J. Int. 2009. V. 176. P. 670–682. doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.04029.x
  26. Liu C., Lay T., Xiong X. The 29 July 2021 Mw 8.2 Chignik, Alaska Peninsula earthquake rupture inferred from seismic and geodetic observations: Re-rupture of the western 2/3 of the 1938 rupture zone // Geophys. Res. Lett. 2022 V. 49. e2021GL096004.
  27. Liu K., Geng J., Wen Y., Ortega-Culaciati F., Comte D. Very early postseismic deformation following the 2015 Mw 8.3 Illapel earthquake, Chile revealed from kinematic GPS // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49. e2022GL098526.
  28. Lomnitz C. Linear dissipation in solids // J. Appl. Phys. 1957. V. 8. №2. P. 201–205. doi: 10.1063/1.1722707
  29. Marone C., Scholz C.H., Bilham R. On the mechanics of earthquake afterslip. // J. Geophys. Res.1991. V. 96. P. 8441–8452.
  30. Narteau C., Shebalin P., Holschneider M. Temporal limits of the power law aftershock decay rate // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P. B2359. doi: 10.1029/2002JB001868
  31. 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.-Solid Earth. 2004. V. 109(B2). doi: 10.1029/2003jb002488
  32. Perfettini H., Avouac J.-P., Ruegg J.-C. Geodetic displacements and aftershocks following the 2001 Mw = 8.4 Peru earthquake: Implications for the mechanics of the earthquake cycle along subduction zones // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. P. B09404. doi: 10.1029/2004JB003522
  33. Pollitz F.F. Transient rheology of the upper mantle beneath central Alaska inferred from the crustal velocity field following the 2002 Denali earthquake // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. P. B08407. doi: 10.1029/2005JB003672
  34. Rice J.R., Lapusta N., Ranjith K. Rate and state dependent friction and the stability of sliding between elastically deformable solids // J. Mech. Phys. Sol. 2001. V. 49. P. 1865–1898.
  35. Scholz C. Mechanism of Creep in Brittle Rock // J. Geophys. Res. 1968a. V. 73. № 10. P. 3295–3302.
  36. Scholz C. Microfractures, aftershocks, and seismicity // Bull. Seism. Soc. Am. 1968b. V. 58. P. 1117–1130.
  37. Thingbaijam K.K.S., Mai M.P., Goda K. New empirical earthquake source-scaling laws // BSSA. 2017. V. 107. № 5. P. 2225–2246. doi: 10.1785/0120170017
  38. Xiang Y., Bian Y., Liu J., Xing Y. Insights into Very Early Afterslip Associated with the 2021 M8.2 Chignik, Alaska Earthquake Using Subdaily GNSS Solutions // Remote Sens. 2023. V. 15. P. 5469. https://doi.org/10.3390/rs15235469

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Магнитуды афтершоков землетрясения Чигник: (а) – в линейном масштабе времени; (б) – в логарифмическом масштабе. По оси абсцисс отложено время после главного события. Звездочками отмечены два сильнейших афтершока: 1 – 14.08.2021 г., M6.9 (16-е сутки после землетрясения); 2 – 11.10.2021 г., M6.9 (74-е сутки после землетрясения). Красными точками показаны оценки представительной магнитуды Mc

Скачать (341KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Район исследования и горизонтальные перемещения пунктов GPS. Синими кружками показаны афтершоки землетрясения Чигник, размеры кружков пропорциональны магнитуде. Красный кружок – эпицентр Чигник. Фиолетовые кружки с номерами 16 и 74 внутри – сильнейшие афтершоки 14.08.2021 г., M6.9 (16-е сутки после землетрясения) и 11.10.2021 г., M6.9 (74-е сутки после землетрясения), обозначенные цифрами 1 и 2 на рис. 1. Треугольники – пункты GPS, сверху подписаны их коды. На вставках в едином масштабе показаны перемещения пунктов, за ноль принято их положение 01.01.2009 г., стрелки – направление времени, косейсмические смещения отмечены годом и магнитудой землетрясения.

Скачать (244KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Смещения пунктов GPS во времени от их положений 29.07.2021 г.

Скачать (154KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Скорость смещения пунктов GPS (первые 90 суток). Горизонтальными кривыми показаны погрешности оценок.

Скачать (166KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Скорость смещения пунктов GPS в полулогарифмическом (а) и дважды логарифмическом (б) масштабах. Горизонтальными кривыми показаны погрешности оценок. Пунктиром на рис. (б) показана прямая 1/t, отвечающая логарифмической ползучести.

Скачать (244KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Смещение пунктов GPS (точки) и его логарифмическая аппроксимация вида q tln (1 + αt ) + 1 (линии): (а) – за весь интервал времени; (б) – до сильного афтершока 11.10.2021 г. M6.9 (74-е сутки после землетрясения Чигник); на рис. (а) стрелкой отмечены косейсмические смещения от этого афтершока.

Скачать (303KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Смещения пункта GPS AC13 и кумулятивное афтершоковое смещение: 1 – смещения пункта GPS; 2 – его логарифмическая аппроксимация; 3 – полное афтершоковое кумулятивное смещение, рассчитанное по формуле (5); 4 – кумулятивное смещение после исключения подвижки сильного афтершока 14.08.2021 г., M6.9, показанного стрелкой.

Скачать (132KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Диаграмма рассеяния значений кумулятивного афтершокового смещения u и смещения D пунктов GPS: (а) – абсолютные величины смещений пунктов GPS; (б) – нормированные величины смещений пунктов GPS; стрелками показаны и подписаны времена двух сильных афтершоков.

Скачать (226KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024