ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И БИОСФЕРА. 2018. T. 17, № 1. С. 109–124. DOI 10.21455/GPB2018.1-5

УДК 550.34

КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ СЕЙСМИЧНОСТИ, ФОРМИРУЮЩИЕСЯ ПЕРЕД СИЛЬНЫМИ И СИЛЬНЕЙШИМИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ НА ЗАПАДЕ И ВОСТОКЕ
ТИХОГО ОКЕАНА

© 2018 г.   Ю.Ф. Копничев1, И.Н. Соколова2

1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

2 Институт геофизических исследований Министерства энергетики Республики Казахстан,
г. Алма-Ата, Казахстан

Рассматриваются характеристики сейсмичности перед сильными и сильнейшими землетрясениями на периферии Тихого океана. Установлено, что перед событиями с Мw = 7.0–9.2, произошедшими в 1964–2016 гг., формировались кольцевые структуры сейсмичности, как правило, в двух диапазонах глубин: 0–33 и 34–70 км. Получены корреляционные зависимости размеров «мелких» (L) и «глубоких» (l) колец сейсмичности, пороговых значений магнитуд (соответственно Мп1 и Мп2), а также времени их формирования (Т1 и Т2) от магнитуд Mw главных событий. Показано, что размеры кольцевых структур (для данной Mw) существенно меньше для землетрясений на западной окраине Тихого океана, чем на восточной. Вместе с тем величины Мп1 и Мп2 близки для двух рассматриваемых регионов. Параметры Т1 и Т2 существенно варьируются для разных событий, в среднем они равны ~27–30 годам. Предполагается, что формирование кольцевых структур связано с миграцией глубинных флюидов, а различия их характеристик для западной и восточной окраин Тихого океана обусловлены различным содержанием флюидов в земной коре и верхах мантии рассматриваемых регионов. Это заключение согласуется с имеющимися данными об особенностях афтершоковых процессов при сильных землетрясениях в рассматриваемом регионе.

Ключевые слова: кольцевые структуры сейсмичности, сильные землетрясения, литосфера, глубинные флюиды.

Цитируйте эту статью как: Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности, формирующиеся перед сильными и сильнейшими землетрясениями на западе и востоке Тихого океана // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 17, № 1. С. 109–124. DOI: 10.21455/GPB2018.1-5

PACS 91.30.-f

Литература

Ваньян Л.Л., Хайндман Р.Д. О природе электропроводности консолидированной коры // Физика Земли. 1996. № 4. С. 5–11.

Каракин А.В., Лобковский Л.И. Гидродинамика и структура двухфазной астеносферы // Докл. АН СССР. 1982. Т. 268, № 2. С. 324–329.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Пространственно-временные вариации поля поглощения S-волн в очаговых зонах сильных землетрясений Тянь-Шаня // Физика Земли. 2003. № 5.
С. 73–86.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Анализ пространственно-временных вариаций поля поглощения поперечных волн в очаговых зонах сильных землетрясений Тянь-Шаня по записям подземных ядерных взрывов // Докл. РАН. 2004. Т. 395, № 6. С. 818–821.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Подъем мантийных флюидов в районах очагов сильных землетрясений и крупных разломных зон: Геохимические свидетельства // Вестн. НЯЦ РК. 2005. Вып. 2. С. 147–155.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевая сейсмичность в разных диапазонах глубин перед сильными и сильнейшими землетрясениями в зонах субдукции // Докл. РАН. 2009а. Т. 425, № 4. С. 539–542.

Копничев Ю.Ф. Соколова И.Н. Характеристики кольцевой сейсмичности в разных диапазонах глубин перед сильными и сильнейшими землетрясениями в районе Суматры // Докл. РАН. 2009б. Т. 429, № 1. С. 106–109.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Характеристики кольцевой сейсмичности в разных диапазонах глубин в районе Северо-Восточной Японии // Вестн. НЯЦ РК. 2009в. Вып. 3. С. 88–97.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. О корреляции характеристик сейсмичности и поля поглощения S-волн в районах кольцевых структур, формирующихся перед сильными землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2010. № 6. С. 34–51.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности и землетрясение 11.03.2011 г. (Mw = 9.0) в районе Северо-Восточной Японии // Докл. РАН. 2011а. Т. 440, № 2. С. 246–249.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Неоднородности поля поглощения короткопериодных S-волн
в районе очага землетрясения Мауле (Чили, 27.02.2010, Mw = 8.8) и их связь с сейсмичностью и вулканизмом // Геофизические исследования. 2011б. Т. 12, № 3. С. 22–33.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности, формирующиеся в континентальных районах перед сильными землетрясениями с различными механизмами очагов // Геофизические исследования. 2013. Т. 14, № 1. С. 5–15.

Копничев Ю.Ф., Соколова И.Н. Кольцевые структуры сейсмичности в районе Северного Чили и успешный прогноз места и землетрясения Икике 01.04.2014 г. // Вестн. НЯЦ РК. 2015. Вып. 4. С. 153–159.

Копничев Ю.Ф., Гордиенко Д.Д., Соколова И.Н. Пространственно-временные вариации поля поглощения поперечных волн в сейсмически активных и слабосейсмичных районах // Вулканология и сейсмология. 2009. № 1. С. 49–64.

Летников Ф.А. Синергетика геологических систем. Новосибирск: Наука, 1992. 229 с.

Abers G., Nakajima J., van Keken P., Kita S., Hacker B. Thermal-petrological controls on the location of earthquakes within subducting plates // Earth Planet. Sci. Let. 2013. V. 369–370. P. 178–187.

Butler R., Lay T., Creager K. et al. The Global seismographic network surpasses its design goal // EOS, Transactions, AGU. 2004. V. 85, N 23. P. 225–229.

Engdahl E., Villasenor A. Global seismicity: 1990–1999 // Earthquake & Eng. Seismol. Pt. A. An imprint of Elsevier Sci. Acad. Press, 2002. P. 665–690.

Gold T., Soter S. Fluid ascent through the solid lithosphere and its relation to earthquakes // Pure Appl. Geoph. 1984/1985. V. 122. P. 492–530.

Goldfinger C., Ikeda Ya., Yeats R., Ren J. Superquakes and supercycles // Seismol. Res. Let. 2013. V. 84, N 1. P. 24–32.

Hier-Majumder S., Kohlstedt D. Role of dynamic grain boundary wetting in fluid circulation beneath volcanic arcs // Geophys. Res. Let. 2006. V. 33. L08305.

Husen S., Kissling E. Postseismic fluid flow after the large subduction earthquake of Antofagasta, Chile // Geology. 2001. V. 29, N 9. P. 847–850.

Müller R., Sdrolias M., Gaina C., Roest W. Age, spreading rates and spreading symmetry of the world's ocean crust // Geochem. Geophys. Geosyst. 2008. N 9. Q04006. DOI 10.1029/2007GC001743.

Ogawa R., Heki K. Slow postseismic recovery of geoid depression formed by the 2004 Sumatra-Andaman earthquake by mantle water diffusion // Geophys. Res. Let. 2007. V. 34. L06313. DOI 10.1029/2007GL029340.

Rojstaczer S., Wolf S. Permeability changes associated with large earthquakes: An example from Loma Prieta, California // Geology. 1992. V. 20. P. 211–214.

Singh S., Suarez G. Regional variation in the number of aftershocks (mb ≥ 5) of large subduction-zone earthquakes (Mw ≥ 7.0) // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1988. V. 78, N 1. P. 230–242.

Tajima F., Kanamori H. Global survey of aftershock area expansion // Phys. Earth. Planet. Inter. 1985. V. 40. P. 77–134.

Yamanaka Y., Kikuсhi M. Asperity map along the subduction zone in Northeastern Japan inferred from regional seismic data // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. B07307. DOI 10/1029/2004JB003203.

Yamazaki T., Seno T. Double seismic zone and dehydration embrittlement of the subducting slab // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, N B4. DOI 10/1029/2002JB001918.

Сведения об авторах

КОПНИЧЕВ Юрий Федорович – доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7 (7272) 956-350. E-mail: yufk777@mail.ru

СОКОЛОВА Инна Николаевна – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт геофизических исследований Министерства энергетики Республики Казахстан. Республика Казахстан, 050020, г. Алма-Ата, ул. Чайкиной, д. 4. Тел.: +7 (7272) 631-330. E-mail: sokolova.inessa@mail.ru

RING-SHAPED SEISMICITY STRUCTURES,
BEING FORMED PRIOR TO LARGE AND GREAT EARTHQUAKES IN THE WEST AND EAST OF THE PACIFIC OCEAN

Yu.F. Kopnichev1, I.N. Sokolova2 

1 Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

2 Institute of Geophysical Research of Ministry of Energy of Republic Kazakhstan, Almaty, Kazakhstan

Abstract. We have been considering seismicity characteristics prior to large and great earthquakes at the periphery of Pacific. It was established that before events of Мw = 7.0–9.2, occurred in 1964–2016, ring-shaped seismicity structures have been formed, as a rule, in two depth ranges: 0–33 and
34–70 km. We obtained correlation dependences of «shallow» (L) and «deep» (l) seismicity rings sizes, threshold magnitude values (Mt1 and Mt2 respectively), and also their formation duration (Т1 и Т2) on magnitudes Mw of main events. It was shown that ring structures sizes (for the given Mw) are essentially less for earthquakes at the west of Pacific than at the east of it. At the same time parameters Mt1 and Mt2 are similar for two regions considered. Parameters Т1 and Т2 vary essentially for different events, in the middle they equal ~27–30 years. It is supposed that ring-shaped structures formation is connected with deep-seated fluid migration, and their characteristic differences for the western and eastern outskirts of Pacific are connected with different fluid content within the earth crust and uppermost mantle of the regions considered. This conclusion agrees with data on aftershock processes peculiarities for large earthquakes at the west and east of Pacific.

Keywords: seismicity, ring-shaped structures, large earthquakes, deep-seated fluids.

About the authors

KOPNICHEV Yuri F. – Ph. D. (phys. and math.), professor, chief researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (7272) 956-350. E-mail: yufk777@mail.ru

SOKOLOVA Inna N. – Ph. D. (phys. and math.), senior researcher, Institute of Geophysical Research of Ministry of Energy of Republic Kazakhstan. Almaty, Kazakhstan. Tel.: +7 (7272) 631-330.
E-mail: sokolova.inessa@mail.ru