Asymmetrical seismic pulses before a large earthquake

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

This study is concerned with the behavior of seismic noise in the period range of a few minutes based on records made by broadband IRIS stations before the catastrophic earthquake of March 11, 2011 in Japan. A formalized technique was used to identify discrete asymmetrical pulses whose amplitudes were an order of magnitude higher than the noise level and that were spaced at intervals longer than 30 minutes. The frequency of pulses at the MAJO station on Honshu 400 km of the earthquake epicenter increased on January 30, 2011 and remained high until March 2, 2011. No such phenomena have been observed at MAJO in the same periods during the preceding 15 years, when the station was in regular operation. The records of other similar stations farther than 1700 km from the epicenter were not found to contain increases in the rate of pulses. We believe that these asymmetrical pulses were due to dilatancy in shallow crustal layers beneath the MAJO station.

Full Text

Restricted Access

About the authors

G. A. Sobolev

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: sobolev@ifz.ru
Russian Federation, 10-1, Bolshaya Gruzinskaya str., Moscow 123242

N. A. Zakrzhevskaya

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: sobolev@ifz.ru
Russian Federation, 10-1, Bolshaya Gruzinskaya str., Moscow 123242

S. M. Kireenkova

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: sobolev@ifz.ru
Russian Federation, 10-1, Bolshaya Gruzinskaya str., Moscow 123242

References

  1. Алексеев А.С., Белоносов А.С., Петренко В.Е. О концепции многодисциплинарного прогноза землетрясений с использованием интегрального предвестника // Проблемы динамики литосферы и сейсмичности // Вычислительная сейсмология. Вып. 32. М.: ГЕОС, 2001. С. 81–97.
  2. Кугаенко Ю.А., Павлов В.М., Иванова Е.И и др. Толудская вспышка сейсмичности и землетрясение 30.11.2012 г. (MC = 5.4, MW = 4.8), сопровождавшие начало Толбачинского извержения 2012–2013 гг. // Вулканология и сейсмология. 2017. № 6. С. 33–48.
  3. Любушин А.А. Анализ данных систем геофизического и экологического мониторинга. М.: Наука, 2007. 228 с.
  4. Марапулец Ю.В., Шевцов Б.М., Ларионов И.А. и др. Отклик геоакустической эмиссии на активизацию деформационных процессов при подготовке землетрясений // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31. № 6. С. 59–67.
  5. Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968. 454 с.
  6. Родкин М.В. Изменение характера сейсмичности с глубиной: новые эмпирические соотношения и их интерпретация // Физика Земли. 2004. № 10. С. 63–72.
  7. Рыков А.В. К проблеме наблюдений колебаний Земли. Аппаратура, методы и результаты сейсмометрических наблюдений // Сейсмические приборы. 1979. Вып. 12. С. 3–8.
  8. Салтыков В.А., Кугаенко Ю.А. Развитие приповерхностных зон дилатансии как возможная причина аномалий в параметрах сейсмической эмиссии перед сильными землетрясениями // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31. № 1. С. 96–106.
  9. Салтыков В.А. О возможности использования приливной модуляции сейсмических шумов в целях прогноза землетрясений // Физика Земли. 2017. № 2. С. 84–96.
  10. Соболев Г.А. Низкочастотный сейсмический шум перед землетрясением Тохоку 11 марта 2011 г. с магнитудой 9 // Физика Земли. 2011. № 12. С. 11–22.
  11. Соболев Г.А., Соболев Д.Г., Мигунов И.Н., Закржевская Н.А. Некоторые свойства низкочастотного сейсмического шума // Физика Земли. 2014. № 4. С. 15–24.
  12. Соболев Г.А., Закржевская Н.А., Соболев Д.Г., Петров В.А. Проявление триггерного эффекта в региональной сейсмичности // Вулканология и сейсмология. 2017. № 2. С. 3–13.
  13. Brace W.F., Paulding B.W., Scholz C.H. Dilatancy i the fracture of crystalline rocks // J. Geophys. Res. 1966. V. 71. P. 3939–3948.
  14. Ekstrom G. Time domain analysis of Earth’s long-period background seismic radiation // J. Geophys. Res. 2001.V.106. № B11. P. 26483–26493.
  15. Hardle W. Applied nonparametric regression. Cambridge, N. Y., New Rochell, Melbourne, Sydney: Cambridge University Press, 1989. (Русский перевод: Хардле В. Прикладная непараметрическая регрессия. М.: Мир, 1993. 349 с.).
  16. Kobayashi N., Nishida K. Continuous excitation of planetary free oscillations by atmospheric disturbances // Nature. 1998. V. 395. P. 357–360.
  17. Satoshi Ide, Beroza G.C., Shelly D.R., Uchide T. A scaling law for slow earthquakes // Nature. Letters. 2007. V. 447/3. P. 76–79.
  18. Scholz C.H., Sykes L.R., Aggarwall Y.P. Earthquake prediction: a physical basis // Science. 1973. V. 181. P. 803–810.
  19. Sobolev G.A., Lyubushin A.A. Using modern seismological data to reveal earthquake. Precursors // Russian Journal of Earth Sciences. 2007. V. 9. ES 2005. doi: 10.2205/2007ES000220.
  20. Wieland E., Streckeisen G. The leaf-spring seismometer – design and performance // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1982. V. 72. P. 2349–2367.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The location of the broadband stations (triangles), the records of which were used in the selection of asymmetric seismic pulses in front of

Download (114KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Sequential procedures for the selection of asymmetric seismic pulses on the example of the recording station MAJO February 14, 2011

Download (58KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. An example of the structure of asymmetric pulses on February 14, 2011 in the interval indicated by triangles (see Fig. 2).

Download (54KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Analysis of the records of the MAJO station for the period from January 1 to March 11, 2011 (1 hour before the Tohoku earthquake).

Download (46KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Asymmetric pulses in the records of the MAJO station for the same time intervals from January 1 to March 11: 1 - 1996, 2 - 2001, 3 - 2008, 4 - 2009, 5 - 2010, 6 - 2011

Download (51KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Asymmetric pulses in records of several stations (see Fig. 1) for similar time intervals from January 1 to March 11, 2011

Download (47KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2019 Российская академия наук