диссертация (1097841), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Глава3),чтокосвеннообосновываетиспользованиеприливногооткликадлямониторинга напряженного состояния среды.Основные результаты Главы 5 опубликованы в журнальной статье изавторского списка (Приложение 4): [25].209ГЛАВА 6. ПРИЛИВНЫЕ ЭФФЕКТЫ В СЕЙСМИЧНОСТИ:АНАЛОГИИ С МОДУЛЯЦИЕЙ ВСШЦелью этой главы является проведение аналогии между приливноймодуляцией сейсмического шума и корреляцией слабых землетрясений сприливами.
В разделе 6.1 на основе гипотезы о коррелируемости слабыхземлетрясений в период подготовки сильного землетрясения обосновываетсязадача обнаружения таких аномалий. Разработка методики, реализующей такойпоиск, представлена в разделе 6.2, а пример реализации – в разделе 6.3. Возможныймеханизм явления, аналогичный механизму воздействия приливов на ВСШ,предложен в разделе 6.4.6.1 О проблеме неустойчивости проявленияприливных эффектов в сейсмичностиВысокочастотный сейсмический шум рассматривается как часть единогосейсмического процесса, но на более низком энергетическом уровне.
Самоподобиесейсмического процесса предполагает идентичные тенденции процессов наразличных пространственно-временных и энергетических масштабах. Можнопредположить, что приливные эффекты в характеристиках сейсмичности имеютвременной характер и зависят от ряда факторов, одним из которых может бытьизменение напряженного состояния среды в период подготовки сильногоземлетрясения.предшествующуюТогдаследуетсильномурассмотретьземлетрясению,вфоновуюсейсмичность,пространственнойобласти,соответствующей зоне подготовки этого сильного землетрясения, где напряженноесостояние среды меняется в наибольшей степени и ожидаемые приливные эффектымогут проявиться наиболее ярко.В работах [Салтыков, 2000; Салтыков, Иванов, 2003] было предложенорассмотреть воздействие приливов на слабую сейсмичность в очаговой зонебудущего сильного землетрясения, и на примере нескольких сильных камчатскихземлетрясений показано, что в течение нескольких лет в будущем очаге210наблюдаетсяземлетрясенийстатистическоесоответствиефиксированнымфазамвременинекоторыхвозникновенияприливныхволн.слабыхБылирассмотрены три сильных землетрясения, произошедшие на юге Камчатки: 8 июня1993 г.
(MW = 7.1, = 51.20с.ш., = 157.80в.д., H = 40 км) [Гордеев и др., 1999],13 ноября 1993 г. (MW = 7.0, = 51.79 с.ш., = 158.83в.д., H = 40 км) [Гордеев идр., 1999] и 21 июня 1996 г. (MW = 6.8, = 51.69 с.ш., = 159.52в.д., H = 3 км)[Левина и др., 2002б] (Рисунок 6.1).
Исследуемая пространственная зонаопределена положением афтершоков этих землетрясений и представляет собойцилиндры с радиусом 50, 20 и 40 км, соответственно. По вертикали объемыограничиваются глубиной землетрясений, что составляет для этих зон 0 − 100 км.Рисунок 6.1 – Схема Южной Камчатки. Отмечены очаговые зоны (1) иинструментальные эпицентры (2) трех сильных землетрясений 1993 − 1996 гг. смагнитудой M ~ 7.Было рассмотрено распределение слабых землетрясений по значениям фазыотдельной приливной волны, соответствующим времени возникновения этихземлетрясений.
Как пример, на рисунке 6.2 показано распределение фоновой211сейсмичности по величине фазы волны K1 (лунно-солнечная деклинационная,периодT = 23.93 час.)длядвух временных интервалов35 и10 лет,предшествующих землетрясению 21 июня 1996 г. И если для длинного ряданаблюдений распределение является равномерным, то для более короткого рядаоно имеет ярко выраженные максимум и минимум. Для различных сильныхземлетрясенийвременныеинтервалытакогоаномальногораспределениянаходились в диапазоне 4.5 − 11 лет. Статистическая значимость подтверждаласьпревышением параметра K (концентрация фазы в распределении Мизеса [Мардиа,1978]) критического значения Kcr по уровню значимости = 0.05 [Чини, 1986].Рисунок 6.2 – Распределение землетрясений с МL ≥ 3.5, произошедших в1962 − 1996 гг.
(вверху) и в 1986 − 1996 гг. (внизу) в очаговой зоне землетрясения21 июня 1996 г. MW = 6.8, по величине фазы приливной волны K1. [Салтыков,Иванов, 2003].Обнаружение в фоновой сейсмичности проявления приливных эффектов (аименно−соответствиевременивозникновенияслабыхземлетрясений212определеннымфазамприливныхволнвпериодподготовкисильногоземлетрясения) представляется аналогом стабилизации начальной фазы приливнойкомпонентыогибающейвысокочастотногосейсмическогошума,котораярассматривается как предвестник сильного землетрясения (см.
Глава 3).Преимущество такого подхода, когда рассматривается связь землетрясений сотдельными приливными волнами, а не с приливом в целом, состоит в том, что нетограничения рамками какой-либо определенной модели воздействия приливов(например, в работе [Тюпкин, 2002] исследуется связь с горизонтальнымиприливными деформациями). Напротив, полученные результаты могут бытьиспользованы для создания адекватной модели связи землетрясений с приливами.Однако ограничение рассматриваемой пространственной области лишьочагом будущего землетрясения представляется недостаточно обоснованным,принимая во внимание работы по предвестникам сильных землетрясений, гдеотмечаемые аномальные проявления прогностических параметров, основанных наслабой (фоновой) сейсмичности, наиболее ярки в окрестности очага, а не в самомочаге [Соболев, Тюпкин, 1998; Соболев, 1999; Салтыков, Кугаенко, 2000 и др.].Поэтому в качестве задачи стояло обнаружение в пространственно-временнойобласти таких зон, в которых наблюдается приливное воздействие на слабуюсейсмичность.
Ниже изложена методика решения этой задачи и показанырезультаты ее применения на примере сильного камчатского землетрясения 13ноября 1993 г. MW = 7.0.6.2 Методика обнаружения в пространстве-времениземлетрясений, коррелированных с приливамиИсходные данныеРассматриваютсяфилиаломкаталогиГеофизическойземлетрясений,службыРАН(г.полученныеКамчатскимПетропавловск-Камчатский).Моментные магнитуды MW сильных землетрясений взяты в каталоге NationalEarthquake Information Center (Геологическая служба США).
Предварительнокаталоги очищались от афтершоков сильных землетрясений по методу Молчан-213Дмитриевой [Молчан, Дмитриева, 1991] программой, любезно предоставленнойВ.Б. Смирновымпредставляется(Москва,физическийнеобходимой,такфакультеткакМГУ).афтершоковыеЭтапроцедурапоследовательности,происходящие с большой временной плотностью событий, могут создать иллюзиюсоответствия землетрясений определенной фазе приливной волны.На момент каждого землетрясения tj рассчитываются значения фаз основныхволн приливного гравитационного потенциала {i (t j )} , где i - тип приливнойволны.
К основным волнам относятся O1 (лунная главная, период T = 25.82 час.), K1(лунно-солнечная деклинационная, T = 23.93 час.), P1 (солнечная главная, T = 24.07час.), Q1 (лунная большая эллиптическая, T = 26.87 час.), M2 (лунная главная,T = 12.42 час.), S2 (солнечная главная, T = 12.00 час.), N2 (лунная большаяэллиптическая, T = 12.66 час.). Формулы вычисления их фаз приведены в[Мельхиор, 1968]:φO1 = t – 2s + h + λ ,φK1 = t + h + λ ,φP1 = t – h + λ ,φQ1 = t − 2s + p + λ ,φM2 = 2t - 2s + 2h + 2λ ,φS2 = 2t + 2λ ,φN2 = 2t – 3s + 2h + p + 2λ ,где t - время землетрясения по UTC, приведенное к угловым значениям (т.е.домноженное на 15/час.), λ – географическая долгота эпицентра землетрясения, h– средняя долгота Солнца, s – средняя долгота Луны, p – долгота перигея Луны.Значения долгот получены по формулам Брауна [Мельхиор, 1968]:s = 270.43659 + 481267.89057 T + 0.00198 T2 + 0.000002 T3,h = 279.69668 + 36000.76892 T + 0.00030 T2,p = 334.32956 + 4069.03403 T − 0.01032 T2 − 0.00001 T3,где T – время, выраженное в юлианских столетиях, состоящих из 36 525 среднихсолнечных суток, отсчитанных от среднего гринвичского полудня 31.12.1899 г.Каталог землетрясений, очищенный от афтершоков и дополненный полямиполученных фаз приливных волн, является базой для дальнейших расчетов.214Статистические параметры, характеризующие приливной эффектПредполагается, что, если существует связь землетрясений с приливами, тоэтопроявитсявсоответствиивременивозникновенияземлетрясенийопределенным фазам приливных волн.
Для статистической оценки этого эффектапредлагается использовать распределение Мизеса [Мардиа, 1978], применяемоедля угловых величин, которыми и являются фазы приливных волн, и описываемоефункцией плотности распределения:f ( ) exp K cos 0 2 J 0 K ,где K – концентрация, – фаза приливной волны (на момент землетрясения),имеющая среднее значение 0, J0(K) – функция Бесселя. Концентрация Kсопоставима с параметрами рассеяния данных на прямой: она является мерой“предпочтительной ориентировки” фаз, то есть, чем больше значение K, темменьше разброс фаз i относительно их среднего значения 0. При K = 0распределение фаз соответствует равномерному. Диапазон значений K сверху неограничен. Для расчета K и 0 используются следующие формулы [Чини, 1986]:K = R(12 + 6R2 + 5R4)/6, если R<0.65,1/K = 2(1-R) – (1-R)2 – (1-R)3,если R>0.65,22 N1 Nгде R sin i cos i .N i 1 i 1Значение средней фазы 0 определяется из соотношенийcos 0 1 N cos iN R i 1sin 0 1 N sin i .N R i 1Для доверительного интервала 0 ± 0 уровня 0.95 или 0.990 A, где А0.95 = 1.95N RKA0.99 = 2.58.Для оценки значимости полученных параметров распределения Мизесаприменен критерий Рэлея [Мардиа, 1978].Целям работы соответствует анализ как концентрации K, так и среднихзначений фаз 0 (с оценкой статистической значимости).215Пространственная областьОчаг сильного землетрясения определяется в пространстве как 2 эллипсрассеяния эпицентров его афтершоков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
