Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?

Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №106 (июнь) 2022
Разделы: Науки о Земле
Размещена 29.06.2022. Последняя правка: 29.06.2022.
Просмотров - 175

АКТИВИЗАЦИЯ СЛАБОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ОЧАГОВЫХ ЗОН СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ЗЕМНОЙ КОРЕ СЕВЕРНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ

Литовченко Ирина Николаевна

нет

Институт сейсмологии Республика Казахстан

Ведущий научный сотрудник

Лютикова Вероника Сергеевна, инженер высей категории, Амиров Нурканат Бакытбекович, ВНС. Институт сейсмологии МЧС РК


Аннотация:
Рассматривается активизация слабой сейсмичности сейсмоактивного региона Северного Тянь-Шаня и прилегающих территорий (на примере роев) перед сильными землетрясениями. Рои землетрясений распознаны по методу графической кластеризации (МГКл). За период наблюдений с 1960-2022 г.г. получены карты-схемы роев, сильных землетрясений и их афтершоков. Проведенные исследования показали, что рои землетрясений, особенно в сочетании с другими сейсмическими событиями, могут быть использованы как эффективный прогностический признак


Abstract:
The activation of weak seismicity of the seismically active region of the Northern Tien Shan and adjacent territories (by the example of swarms) before strong earthquakes is considered. Earthquake swarms are recognized by the method of graphical clustering (MGCl). Over the observation period from 1960-2022 schematic maps of swarms, strong earthquakes and their aftershocks were obtained. The conducted studies have shown that earthquake swarms, especially in combination with other seismic events, can be used as an effective prognostic feature.


Ключевые слова:
рои землетрясений; сильные землетрясения; афтершоки; метод графической кластеризации (МГКл)

Keywords:
swarms of earthquakes; strong earthquakes aftershocks, the method of graphical clustering (MGCl)


УДК 550.343

Введение. Рассматривается активизация слабой сейсмичности сейсмоактивного региона Северного Тянь-Шаня и прилегающих территорий (на примере роев) перед сильными землетрясениями. Рои землетрясений распознаны по методу графической кластеризации (МГКл). За период наблюдений с 1960-2022 г.г. На материалах сейсмологических наблюдений за 1960-2022гг. [4], исследованы рои землетрясений перед сильными событиями. В качестве сильных землетрясений рассмотрены 31 толчок с К=12-17 (таблица 1), имеющих инструментальные наблюдения. Вблизи очаговых зон главных толчков, отмечалось повышение активности слабых землетрясений (роев) [1-3, 5-10]. Интервал времени между возникновением роев и главных событий (сильных землетрясений) исследовался ранее в [5,6,10]. В таблице 1 приводятся данные о сильных землетрясениях региона исследования: номер, дата и время возникновения землетрясения, координаты эпицентра, энергетический класс (К), магнитуда (М), глубина очага (Н), количество афтершоков каждого из сильных землетрясений. В отдельных случаях можно выделить два типа временных последовательностей землетрясений: 1. активизация слабой сейсмичности (роевая активность) заканчивается задолго до возникновения главного толчка; 2.  активизация нарастает, практически до сильного землетрясения.

Цели, задачи, материалы и методы. С целью выявления закономерностей пространственного и временного распределения роев перед сильными землетрясениями, использован метод графической кластеризации (МГКл) [6]. По общепринятым методам кластерного анализа проанализированы соответствия элементов строк в матрице заданным правилам [5, 6, 7,8]. Если существует пространственная взаимосвязь и взаимообусловленность событий, то она выражается через "расстояния" (евклидовы или другие) между событиями в  n-мерном  пространстве.  Если известны географические координаты события, то в качестве меры взаимосвязи выбираем геометрическое расстояние между эпицентрами землетрясений.

Таблица 1. Список сильных землетрясений (К≥14) на территории юго-востока Казахстана в  1970-2022 гг. [4]

 

Считаем, что наиболее взаимосвязанными являются те события, для которых межэпицентральные расстояния минимальны.  Время проведения расчетов для МГКл [6] пропорционально числу событий в выборке, образующей матрицу [9,10]. Такие ситуации могут возникнуть при анализе временных последовательностей событий, когда существуют кластеры, время жизни которых меньше интервала всей выборки. Так, для территории, ограниченной координатами 39-470N и 700-850E в 2007-2022 гг. представительными являются землетрясения с К≥7.Процесс образования роя можно идентифицировать с процедурой пространственного группирования сейсмических событий. Некоторые, самые общие, качественные характеристики группирования для  землетрясений  с К≥9 (М=2.8) на территории Северного Тянь-Шаня приведены в [5,10]. За радиус вероятного группирования принимали 15 км. При этом количество группирующихся землетрясений составило 10% от размера выборки [5-10]. Отметим, что устойчивые кластеры-группы размером не более 20'-25' угловой меры (т.е.  размеров очаговых зон землетрясений с М=6-7 на изучаемой территории) образуются, если расстояние между событиями L≤10'. Характеристика «роев землетрясений» связана с числом землетрясений в рое (или группе). Вероятность попадания трех случайных событий в площадку радиусом равным L=10' столь мала, что ей можно пренебречь. Поэтому принималась за рой группа, в которой число землетрясений N≥3, без ограничения N по максимальной величине. Результаты расчетов по МГКлс учетом L и Nпоказали, что рои действительно группируются вблизи зон, в которых на изучаемой территории происходили землетрясения с M≥5.5.Для более строгого описания роя необходимо введение еще одной характеристики. Известно, что «рои» могут быть и короткоживущие(минуты, часы), так и долгоживущие(месяцы и даже годы).  Поэтому их нельзя характеризовать ни числом событий N, ни временем жизни роя Тls («lifeswarm»). Более объективной характеристикой является время между землетрясениями в рое Тm(0<Тmхарактеристики роев дают более точную математическую зависимость в описании распознавания их образов в сейсмических данных. Далее производилось пространственно-временное распределение этих событий на территории исследования. Дополнительно выносились сильные землетрясения региона и их афтершоки.

Научная новизна. На базе полученных характеристик роев построены карты-схемы распределения роев, сильных землетрясений и их афтершоков (рисунок 1-3). Выявлено, что рои землетрясений формируются накануне сильных землетрясений, очаги которых формируются в земной коре структурных неоднородностей, литосфера которых в новейшем этапе тектогенеза разрушена и наcыщена высокотемпературными массами [1,2,10]. Рои образуют за период примерно 3-5 лет максимальные значения по количеству N. Пространственное и временное распределение слабых толчков (роевых скоплений) показано на рисунке 1.

Результаты. Результатами проведенных исследований стали карты-схемы, приведенные на рисунках 1-4. На рисунках 1-4 показаны рои, эпицентры главных толчков землетрясений с К≥12, и их афтершоки за указанный период (1960-2022гг.). Анализ пространственного распределения эпицентров, предшествующего периода перед главными толчками показывает, что роевые скопления концентрируются в локальных сгущениях, расположенных от эпицентра главных толчков на расстояниях, соизмеримых с размерами очаговых зон соответствующих сильных землетрясений. На рисунке 2 представлены главные толчки (сильные землетрясения) региона исследования, после главного землетрясения (рис. 3) показаны афтершоки каждого из 31 сильных толчков. Пример локализации и распределения роевых скоплений, главных толчков и их афтершоков показаны на рисунке 4.

Достаточно высокая стабильность появления роев (около 85 % случаев) указывает на возможность их использования для прогноза будущего сильного землетрясения. Эффективность этого способа значительно возрастает при применении их совместно с сейсмическими затишьями. В настоящее время в сейсмоактивном регионе Северного Тянь-Шаня и прилегающих территорий проводится анализ сейсмической обстановки с помощью слежения за роевой активностью.

 

   

Рис. 1 Карта-схема роев землетрясений за период 1960-2022гг. региона исследования 39-47N, 70-85E с К≥7 (красным цветом –рои землетрясений, синим цветом- сильные землетрясения с М>6)

Рис. 2  Сильные землетрясения региона исследования (цифры - главные толчки, h - глубина)

 

Однако их положение во многих случаях не совпадает с современными представлениями о том, что в процессе подготовки слабые толчки (рои) концентрируются в зоне будущего сильного землетрясения.