7УДК 550.34(571.66)
ИЛЬПЫРСКОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ 13марта 2013 г. с Мшрег=5.8, МЬ=6.2, К$=13.9, 1ор=8 (Камчатский перешеек) Ю.А. Кугаенко1, С.Я. Дрознина1, В.А. Салтыков1, В.М. Павлов1, А.В. Ландер2, С.В. Митюшкина1, И.Р. Абубакиров1
1 Камчатский филиал ФИЦ ЕГС РАН, г. Петропавловск-Камчатский, Россия, ku@emsd.ru
2Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН,
г. Москва, Россия, land@mitp.ru
Аннотация. 13 марта 2013 г. в 03ь12т в районе Камчатского перешейка произошло сильное (Ми=5.8, Ы1=6.2) мелкофокусное сейсмическое событие - Ильпырское землетрясение. Оно является сильнейшим для этого района за время детальных сейсмологических наблюдений. Максимальная интенсивность сотрясений, вызванных этим землетрясением, зафиксирована на расстоянии ~30 км и оценена как /=6-7 баллов по шкале М8К-64. Региональный механизм очага Ильпырского землетрясения был определен двумя независимыми методами: через инверсию широкополосных волновых форм региональных станций в тензор сейсмического момента (ТСМ) и по знакам первых вступлений продольных волн. Полученные результаты согласуются между собой: механизм очага Ильпырского землетрясения - взбросо-сдвиг с субгоризонтальной осью сжатия в направлении с северо-востока на юго-запад. Также были определены механизмы для двух сильнейших аф-тершоков, в результате чего выявлено изменение очаговых движений в ходе афтершокового процесса. Выполнен анализ афтершокового процесса Ильпырского землетрясения, который предлагается рассматривать как убывающий во времени поток сейсмических событий с двумя последовательными стадиями, имеющими разный характер затухания. Длительность процесса ~ 75 суток. Зарегистрировано около 200 афтершоков М/,=3.0-5.7 (К5=7.5-12.9), гипоцентры большинства из них (80 %) определены на глубине менее 10 км. Облако мелкофокусных афтершоков имеет размеры 48x12 км и вытянуто в направлении с северо-запада на юго-восток. Сильнейший афтершок с М/,=5.7, Ми,рег=4.8, при котором проявилась смена типа подвижки в очаге, зарегистрирован 6 мая 2013 года. Обобщен опыт оперативной обработки афтершоковой последовательности, по результатам которой афтершоковое облако Ильпырского землетрясения обладало ярко выраженной линейностью и большой протяженностью, что оказалось артефактом. Основная причина возникновения артефакта -минимальное количество станций, участвующих в определении гипоцентров большинства афтершоков и их квазилинейное расположение. Построены доверительные области, в пределах которых решения практически равноценны. По итогам исследования сделан вывод, что Ильпырское землетрясение оказывается важным для развития представлений о тектонике региона, являясь серьезным доводом для продолжения на восток области сжатия между Охотской и Северо-Американской плитами и свидетельствуя в пользу гипотезы о прохождении границы между этими плитами через Камчатский перешеек.
Ключевые слова: Ильпырское землетрясение, граница литосферных плит, механизм очага, аф-тершоковый процесс, тектоническая позиция, макросейсмика, артефакт, Камчатский перешеек.
Б01: 10.35540/1818-6254.2019.22.31
Для цитирования: Кугаенко Ю.А., Дрознина С.Я., Салтыков В.А., Павлов В.М., Ландер А.В., Митюшкина С.В., Абубакиров И.Р. Ильпырское землетрясение 13 марта 2013 г. с Мирег=5.8, М/,=6.2, К5=13.9, /0=8 (Камчатский перешеек) // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - С. 343-361. 10.35540/1818-6254.2019.22.31
Ильпырское землетрясение с ^=13.9, ЫЬ=6.2 [1, 2], Мирег=5.8 [3-6], произошло 13 марта 2013 г. в 03ь12т в Карагинском районе Камчатского края (табл. 1, рис. 1) [7]. Его название связано с ближайшим к эпицентру населенным пунктом - с. Ильпырское (Д~42 км). Землетрясение ощущалось на территории Карагинского, Олюторского, Пенжинского и Тигильского районов Камчатского края с интенсивностью до /=6-7 баллов по шкале МБК-64 [8]. В 2013 г. это максимальная интенсивность сотрясений для региона ответственности КФ ФИЦ ЕГС РАН (сеть КИБС).
Таблица 1. Основные параметры Ильпырского землетрясения и двух его сильнейших афтершоков по данным различных сейсмологических агентств
Агентство *0, ч мин с 5*0, с Гипоцентр Магнитуда / число станций Источ ник
Ф° N 1" Е 5, км Л, км 5Л, км
Основное событие 13 марта 2013 г.
КЫБС 03 12 52.9 1.8 60.08 163.47 19 24 30 Мир,г=5.8/13, Мс=6.3/3, ^=13.9/4, М!=6.2/4 [1, 2]
Агентство ¿0, ч мин с 5*0, с Гипоцентр Магнитуда / число станций Источ ник
Ф° N 1° Е 5, км И, км 5И, км
МОБ 03 12 52.90 1 60.257 163.400 21 ШЬ=5.9/129, М5=5.7/138, МРБР=5.9/129 [9]
КС 03 12 52.7 0.4 60.106 163.510 10 2 Шь=5.7/733, М?=5.7/711 [4]
ЫШС 03 12 52.2 2.0 60.233 163.400 5 2 Шь=5.7/604, М?=5.6/690, Ми=5.8 [5]
ССМТ* 03 12 55.2 0.1 60.230 163.610 12 Ми=5.8/123 [6]
Афтершок 20 апреля 2013 г.
КЫБС 11 33 45.8 0.9 60.05 163.53 14 52 18 Ми^рег=4.1/3, Кб=11.8/2, М!=5.2/2 [1, 2]
МОБ 11 33 48.6 1.6 59.941 163.615 46 ШЬ=4.3/7 [9]
1БС 11 33 45.8 1.5 60.021 163.640 3 11 Шь=4.0/36 [5]
ЫЕ1С 11 33 47.5 1.7 59.930 163.587 14 5 Шь=4.0/28 [6]
Афтершок 06 мая 2013 г.
КЫБС 18 23 33.9 1.5 60.13 163.41 16 20 25 Мир,г=4.6/8, Мс=5.1/3, Кб=12.9/5, М!=5.7/5 [1, 2]
МОБ 18 23 33.5 1.2 60.097 163.496 16 ШЬ=5.0/70, М5=4.2/20, [9]
1БС 18 23 36.6 0.4 60.106 163.510 10 2 Шь=4.8/240, М?=4.1/40 [4]
ЫЕ1С 18 23 36.0 2.0 60.233 163.400 5 2 Шь=4.9/158 [5]
ССМТ* 18 23 36.0 0.3 60.190 163.540 12 Ми=4.8/76 [6]
Примечание. * - параметры центроида.
Рис. 1. Расположение эпицентров Ильпырского землетрясения и его афтершоков по данным КЫБС [1, 2]
1 - эпицентр Ильпырского землетрясения; 2 - эпицентры афтершоков; 3 - стереограмма механизма очага Ильпырского землетрясения в равноплощадной проекции нижней полусферы; 4 -сейсмическая станция; 5 - эпицентры сильных землетрясений с Мш>6.0 (К>13.5) 1962-2013 гг. Нижняя врезка - эпицентр Ильпырского землетрясения по данным различных агентств. Интервалы соответствуют погрешности определения эпицентра по программе ЭЕМАБ [10] в [1] (-19 км, табл. 1).
Сейсмичность северной части п-ва Камчатка и Корякского нагорья детально рассмотрена в работах [11, 12]. Сейсмические события с магнитудой М>6 происходят в этом районе достаточно редко. За время детальных сейсмологических наблюдений для области с линейными размерами -200x200 км2, окружающей эпицентр Ильпырского землетрясения, это событие стало
сильнейшим. Ближайшие сильные землетрясения Корякского сейсмического пояса удалены от него на расстояние ~250-300 км (рис. 1), наиболее значительные из них - Озерновское землетрясение 22.11.1969 г. с Mw=7.4 [13, 14] и Олюторское землетрясение 20.04.2006 г. с Mw=7.6 [6, 12, 15]. Таким образом, Ильпырское землетрясение является редким для севера Камчатки ощутимым землетрясением с M~6. Кроме того, расположение Ильпырского землетрясения и его афтершокового облака в районе предполагаемой границы Северо-Американской и Охотской литосферных плит [16-18] вносит новые аргументы в тектоническую дискуссию о существовании этой границы (рис. 2).
Инструментальные данные. Первые оценки трясения (звезда) на схеме, иллюстрирующей параметров землетрясения по регламентам Службы мозаику литосферных плит в районе северосрочных донесений (ССД) и Службы предупреждения западной окраины Тихого океана [16-18] о цунами (СПЦ) были получены в Камчатском региональном информационно-обрабатывающем центре в течение 4 мин [7]. Через 7 мин по минимальному набору станций гипоцентр был определен в районе Камчатского перешейка на глубине h ~ Q км, магнитуда землетрясения была оценена какМ^5.8. Тревога цунами не объявлялась.
Окончательная обработка Ильпырского землетрясения проведена по данным 44 станций постоянной сети Камчатского филиала ФИЦ ЕГС РАН (KRSC) ^=94-1Q5Q км), четырех станций Сахалинского филиала (SKHL) (Л=1150-1990 км) и одной - Якутского филиала (YARS) ^=199Q км). Несмотря на то, что региональные сейсмические станции в районе Камчатского перешейка немногочисленны (рис. 1), а ближайшая к эпицентру - «Оссора» (OSS) - удалена от него на расстояние 94 км, использовавшиеся станции обеспечивают удовлетворительную локацию зарегистрированных землетрясений и представительность каталога афтершоков.
По данным ISC [4] Ильпырское землетрясение было зарегистрировано 2297 сейсмическими станциями Земли, а его наиболее сильные афтершоки (2Q апреля с Mw^j^J и 6 мая с Mw^i^^) - 95 и 547 станциями соответственно. Региональный гипоцентр главного события приведен в табл. 1 и на врезке к рис. 1 в сопоставлении с решениями международных агентств MOS, ISC, NEIC, GCMT. Параметры эпицентра Ильпырского землетрясения, рассчитанные различными сейсмологическими службами, близки и попадают в область погрешности регионального решения, полученного в [1] (табл. 1, врезка на рис. 1). Следует отметить различия в расчетной глубине землетрясения (табл. 1).
Механизм очага. Региональный механизм очага Ильпырского землетрясения был определен двумя независимыми методами: через инверсию широкополосных волновых форм региональных станций в тензор сейсмического момента (ТСМ) и по знакам первых вступлений продольных волн. Решение, полученное по волновым формам (Wave Forms, далее WF), относится к очагу в целом и рассматривается как наиболее информативное. При расчетах использовались записи камчатских сейсмических станций с привлечением данных мировой сети.
При инверсии широкополосных волновых форм применен алгоритм KRSMT (Kamchatka Regional Seismic Moment Tensor), разработанный в КФ ФИЦ ЕГС РАН и описанный в работе [19]. Этот алгоритм позволяет оценивать как ТСМ, так и глубину h эквивалентного точечного источника. При этом координаты эпицентра считаются известными (в данной работе они заданы по региональному каталогу Камчатки и Командорских островов [1]). Алгоритм KRSMT позволяет провести расчеты ТСМ двух типов:
- ТСМ «с нулевым следом» (Null Trace, далее NT) ;
- ТСМ типа «двойной диполь без момента» (Double-Couple, далее DC).
В первом случае механизм оценивается по полученному ТСМ (так называемый ближайший двойной диполь), во втором - непосредственно по волновым формам. Предпочтительным считается DC механизм как определяемый более устойчиво, так как число неизвестных (их четыре) на единицу меньше по сравнению с вариантом NT.
Для расчета ТСМ помимо камчатских данных привлекались широкополосные записи сейсмических сетей Сахалина, IRIS [2Q], ARN [21].
Результаты расчета механизма представлены на рис. 3. По региональным данным оптимальный механизм Ильпырского землетрясения соответствует глубине Ь=5 км. Моментная магнитуда Ыш вычислялась согласно международному стандарту [22] по формуле Ышрег=(2/3)-(1§Ы0[Нм]-9.1). Значение моментной магнитуды из каталогов ОСМТ и ЫЕ1С совпадает с оценкой Ышрег=5.8 по КИБМТ.
Рис. 3. Результаты расчета ТСМ типа «двойной диполь без момента» для Ильпырского землетрясения 13 марта 2013 г. (а) и двух его афтершоков (б, в)
Показана зависимость остаточной невязки от пробной глубины (с шагом 5 км). Для каждой глубины приведены соответствующий механизм и значение моментной магнитуды. На картах слева показаны использованные в расчетах станции (треугольники) и эпицентры (звезда). Стереограммы механизмов очагов представлены в равноплощадной проекции нижней полусферы.
Для сравнения механизмов очага землетрясения используется угол Кагана k [23]. Под углом k понимается наименьший угол поворота осей одного механизма вокруг некоторой оси до совмещения с соответствующими осями другого. Наибольшее возможное значение такого угла равно 120° [23]. Расчеты, проведенные по методу KRSMT для вариантов NT и DC, дали близкие результаты, которые, в свою очередь, согласуются с решениями агентств GCMT и NEIC (табл. 2, рис. 4). Например, при сравнении механизма KRSMT, DC и GCMT k=11° (при сравнении № 3 и № 5 в табл. 2).
Таблица 2. Параметры механизма очага Ильпырского землетрясения 13 марта 2013 г.
с Мшрег=5.8 и его афтершоков 20 апреля с Мшрег=4.1 и 6 мая с Мшрег=4.8
№ Агент ство Метод h, км Оси главных напряжений Нодальные плоскости M0, Н-м МИ^ Источник
T N P NP1 NP2
PL AZM PL AZM PL AZM STK DP SLIP STK DP SLIP
Основное событие 13.03.2013 г.
1 2 3 4 KRSC FM 84 148 6 328 0 58 154 45 99 322 45 81 [24]
FM 53 162 37 342 0 72 193 56 137 311 56 43 [25]
KRSMT, WF, DC 5 56 125 26 349 20 248 179 70 118 302 34 38 7.49-10" 5.8 [3]
KRSMT, WF, NT 5 58 120 24 346 21 247 176 70 115 302 32 41 7.44-10" 5.8 наст. ст.
5 GCMT WF, NT 12 58 135 30 339 11 243 176 62 124 301 43 44 6.33-10" 5.8 [6]
6 NEIC WF, NT 15 59 119 23 343 19 245 173 68 115 302 33 43 6.40-10" 5.8 [5]
Афтершок 20.04.2013 г.
7 8 KRSC KRSMT, WF, DC 5 54 158 35 329 4 62 184 51 138 303 58 47 1.581015 4.1 [3]
KRSMT, WF, NT 5 54 157 36 330 3 62 184 52 138 303 58 46 1.611015 4.1 наст. ст.
Афтершок 06.05.2013 г.
9 10 11 KRSC FM 18 324 72 153 3 55 8 79 165 101 75 11 [25]
KRSMT, WF, DC 5 6 143 81 278 6 53 188 81 180 98 90 -9 9.621015 4.6 [3]
KRSMT, WF, NT 5 8 143 81 289 5 52 188 81 178 278 88 9 9.801015 4.6 наст. ст.
12 GCMT WF, NT 12 17 327 63 93 21 231 10 63 -177 278 87 -27 1.771016 4.8 [6]
Примечание: h - глубина эквивалентного точечного источника
Для расчета механизма очага Ильпырского землетрясения по знакам первых вступлений Р-волн (First Motion, далее FM) была применена программа А.В. Ландера FA2011 [26]. Расчеты по FM методике проведены дважды. В [7, 24] опубликовано решение, в определении которого участвовали преимущественно камчатские станции (VV=41). В уточненном варианте расчетов [25] набор использовавшихся станций был существенно расширен (V=156) за счет привлечения данных ISC. Тип подвижки в очаге по FM согласуется с решениями, полученными KRSMT, DC и KRSMT, NT по полным волновым формам.
Расчеты по независимым методикам свидетельствуют, что механизм очага Ильпырского землетрясения - взбросо-сдвиг с субгоризонтальной осью сжатия в направлении с северо-востока на юго-запад.
Рис. 4. Стереограммы фокальных механизмов Ильпырского землетрясения 13 марта 2013 г. с Мир,г=5.8 и его афтершоков 20 апреля с Мир,г=4.1 и 6 мая с Мир,г=4.8 по данным разных источников
Номера соответствуют решениям в табл. 2. Стерео-граммы приведены в равноплощадной проекции.
Также был определен механизм очага и получены оценки глубины и моментной магнитуды МШрег для двух сильных афтершоков: 20 апреля с Мрег=4.1 и 6 мая с Мирег=4.8 (табл. 2, рис. 3, 4).
Механизм события 20 апреля с Мирег=4.1 незначительно отличается от решения для основного события: угол Кагана к=26° (при сравнении № 3 и № 7 из табл. 2). Отметим, что механизм этого землетрясения отсутствует в других центрах данных, в частности, ОСМТ и ЫЕ1С.
Механизм очага сильнейшего афтершока 6 мая с Ми^рег=4.8, так же, как и для Ильпырско-го землетрясения, определен различными методами, давшими близкие решения. Однако, как видим, механизм этого афтершока существенно отличается от механизма главного толчка: но-дальные плоскости субвертикальны; тип подвижки - сдвиг. Различие механизмов проявляется и в увеличении угла Кагана: к=76° (при сравнении № 5 и № 12 из табл. 2). Таким образом, выявлено изменение движений в очагах в ходе афтершокового процесса. В то же время угол между осями сжатия этих механизмов составляет 15°, что говорит об устойчивости северо-восток -юго-западного направления сжатия очаговой зоны.
Зная Мш, мы можем оценить размеры площадки разрыва Ильпырского землетрясения. Площадь разрыва 5 оценивается из корреляционных зависимостей вида:
5, кмг=МШрег-4.1 [27], (1)
5, км2=(М^рег-4.07)/0.98 [28]. (2)
Для Ильпырского землетрясения с Мирег=5.8 получаем 5=50-55 км2. Если площадка разрыва является эллипсом, длинная (а1) и короткая (а2) главные оси которого соотносятся как а1/а2~2, то длина и ширина площадки оценивается как а1=12 км, а2=6 км.
Для сильнейшего афтершока 6 мая с Ми^рег=4.8 5=5-5.5 км , а1=4 км, а2=2 км.
Для афтершока 20 апреля с Ми^рег=4.1 5=1 км2, а1=1.6 км, а2=0.8 км.
Особенности афтершокового процесса. Анализ сейсмичности в окрестностях очаговой зоны Ильпырского землетрясения показал, что за годы детальных сейсмологических наблюдений (с 1961 г.) здесь было зарегистрировано лишь несколько землетрясений, сильнейшим из них является Ильпырское. Не имея достаточной статистики, фоновый поток предваряющей сейсмичности можно грубо оценить как семь землетрясений с МЬ>3.8 во временном окне длительностью пять лет (2007-2012 гг.).
Форшоковая активность перед Ильпырским землетрясением не выявлена.
Афтершоковая последовательность выделена из каталога оконным методом: рассматриваются все землетрясения, имеющие координаты в диапазоне ф=59.63°-60.35°Ы и ^=163°-164.2°Е. Анализ афтершоков проведен с использованием региональной оценки локальной магнитуды М£=(Кз-1.5)/2, где (Е, Дж) - энергетический класс по [29], Е - выделившаяся сейсмиче-
ская энергия. Проблемы обработки Ильпырских афтершоков рассмотрены в отдельном разделе в конце статьи.
За пять лет, последовавших за Ильпырским землетрясением, в этой области зарегистрировано около 300 сейсмических событий с магнитудой в диапазоне М/=2.5-5.7 (^=6.4-12.9), из них 245 произошло в течение первого года после основного события [2].
Известно, что в течение некоторого, априори не определенного времени после сильного землетрясения представительность каталога афтершоков по техническим причинам ухудшается, поэтому оценка представительности МЬшп по общему графику повторяемости Гутенберга-Рихтера может оказаться некорректной. Вариации представительности были рассчитаны с использованием подходов, изложенных в [30, 31]. На рис. 5 представлен временной ход МЬшп после Ильпырского землетрясения.
В интервале времени, ограниченном вертикальными пунктирами (между ~40 мин и 1000 сут после Ильпырского землетрясения), представительность каталога колеблется в пределах М£Шш=2.7-3.0 и в целом может быть принята по верхней границе «мгновенных» значений, что соответствует М£шш=3.0. В течение первых 40 мин (0.027 сут) после главного толчка представительность каталога была существенно хуже. М1„
Рис. 5. Временной ход представительной магнитуды МЬшт афтершоков Ильпырского землетрясения
За начало отсчета взято время ^ Ильпырского землетрясения в табл. 1. Значения МЬш1п получены в скользящем окне, содержащем 25 событий представительной магнитуды. Статистическая значимость оценки составляет а=0.3.
Учитывая оценку представительности, для анализа потока афтершоков использован каталог землетрясений с М£>М1ш1п=3.0, содержащий около 200 землетрясений из очаговой области Ильпырского землетрясения.
На рис. 6 показан временной ход параметров сейсмичности (сейсмической энергии и количества землетрясений) для первых трех месяцев после главного толчка.
Рис. 6. Временной ход афтершоковой сейсмичности с М!>3.0
а: - число афтершоков в сутки ЛТ(г) и кумулятивный график числа афтершоков ЕЛГ(г); б: - кумулятивный график сейсмической энергии ЕЕ(?) (сплошная линия), выделившейся при афтершоках показанных магнитуд (кружки). Серым фоном отмечены главный толчок и наиболее сильные афтершоки.
Для первошо месяца афтершокового процесса наиболее сильным является афтершок 13 марта в 07 08ш с МЬ=4.9 (Кэ=11.3), зарегистрированный через четыре часа после Ильпырского землетрясения (рис. 6). Его отличие по магнитуде от основного события ДМ=1.3 (АКз=2.6) соответствует закону Бота [32] и является достаточно типичным случаем. Сильнейшие афтершоки произошли позднее: 20 апреля в 11ь33ш с М1=5.2, Ми^рег=4.1 и 6 мая в 18ь23ш с М!=5.7, Мирег=4.8. Афтершок 6 мая, являясь сильнейшим во всей последовательности, произошел на финальной стадии афтершокового процесса и может рассматриваться как маркер его завершения, как будет показано ниже.
Для выявления особенностей временного хода афтершокового процесса представим его в виде кумулятивного графика числа землетрясений в логарифмическом масштабе времени - время относительно момента Ильпырского землетрясения) и линейном масштабе числа аф-тершоков (рис. 7). В целом график не противоречит обычно наблюдаемой картине - это последовательность землетрясений с убывающей во времени интенсивностью. Детальный анализ временного хода выявил два временных интервала (две фазы) афтершокового процесса, характеризующихся различными типами этого убывания: 1 - по гиперболическому закону (с ¿=0.037 сут по ¿=8.2 сут) и 2 - по экспоненциальному закону (с ¿=2.5 сут по ¿=90 сут). Полученное перекрытие на участке ¿=2.5-8.2 сут интерпретируется как переходный процесс смены типа афтершокового режима. В случае афтершоков Ильпырского землетрясения смена режимов с гиперболического на экспоненциальный произошла плавно в течение 6 сут. Среднеквадратичная разница двух аппроксимаций на этом участке составила 0.7, что существенно меньше среднеквадратичных ошибок аппроксимаций для двух фаз, равных 2-3.
Рис. 7. Развитие афтершокового процесса Ильпырского землетрясения 13 марта 2013 г. с МЬ=6.2 во времени
За начало отсчета взято время основного события г0=31112т52!\ Приведена кумулятивная кривая числа афтершоков с М/>3.0 (кружки). Показана аппроксимация кривой, соответствующей указанному типу затухания скорости сейсмического потока (сплошная линия). Отмечен наиболее сильный афтершок. Пунктиром отмечено начало части каталога афтершоков с представительностью МЬтт=3.0.
Первая фаза имеет длительность 8.2 сут. Это афтершоковый процесс, затухающий по гиперболическому закону ёЫ/^ = А, где А=15.4. К первой фазе относится 84 афтершока. Ее начало выявляется лишь через один час после главного толчка, что связано с ухудшением представительности каталога: невозможностью корректного выделения вступлений Р- и 5-волн на фоне предыдущих событий. Так, в течение первого часа в сейсмических записях было обнаружено около 40 событий, однако лишь для 20 из них удалось рассчитать гипоцентр.
В целях сопоставления характеристик афтершоковых последовательностей различных сильных землетрясений необходимо привести значение интенсивности А к некоторому уровню магнитуд, не связанному с представительностью конкретной последовательности, но единому для всего каталога. Для определенности предлагается использовать АМ3.5, соответствующую магнитуде МЬ=3.5. Пересчет значения А делается на основе закона Гутенберга-Рихтера с учетом величины наклона графика повторяемости Ь: Ам3.5=А^10-6(3'5-М1, что дает АМ3.5=4.9 при Ь=1.
Вторая фаза соответствует экспоненциальному закону убывания афтершоков ёЫ/& = Аехр (- ¿/т) и имеет длительность 88 сут. За это время произошло 86 землетрясений, т.е. по количеству афтершоков две выделенные фазы афтершокового процесса близки. Для экспоненциального участка А=3.9, что соответствует приведенному значению АМ3.5=1.24. Параметр т по своему физическому смыслу является временем релаксации, что позволяет ввести формальную оценку продолжительности афтершокового процесса как ДГафт=3т, которая в нашем случае при т=25 сут равна 75 сут. Обращает на себя внимание факт возникновения на завершающей стадии афтершокового процесса сильнейшего афтершока 6 мая с МЬ=5.7.
После завершения экспоненциальной фазы (с середины июня 2013 г.) интенсивность потока землетрясений существенно снизилась, но формально не вышла в течение года на фоновый уровень, оцененный по сейсмичности 2007-2012 гг. и составивший ~8 землетрясений в год с МЕ>3.0. Со второй половины июня 2013 г. и до мая 2014 г. произошло 32 землетрясения такой магнитуды, однако 2/3 этих землетрясений образуют кластеры и могут не учитываться при оценке фоновой сейсмичности. При таком допущении поток землетрясений превышает фоновый в 1.5-2 раза, что не представляется существенным различием, учитывая точность получения оценок фона, а значит, не противоречит расчетной оценке продолжительности афтершоко-вой последовательности ДТафт=75 сут.
Пространственное расположение афтершоков Ильпырского землетрясения представлено на рис. 8. Невязки определения координат афтершоков составляют для эпицентров ~6±7 км, для
глубины ~7±9 км (погрешность соответствует среднеквадратичному отклонению) при медианных значениях ~3 км (распределение не является нормальным). В отдельных случаях невязки по эпицентру превышают 20 км, а по глубине - 30 км. Облако эпицентров оконтурено эллипсом рассеяния, содержащим 90 % событий, что позволяет формально оценить размер очага Иль-пырского землетрясения по афтершокам: длина /1~48 км, ширина Ь2~12 км. Азимут большей оси эллипса Лг~142°. Центр эллипса ф=60.08° Ы, А,= 163.47° Е. Отмечаем значительное отличие размеров облака афтершоков Ь1, Ь2 и оценок размеров площадки разрыва а1, а2. Следует учитывать, что в этом районе редкая сеть сейсмических станций обладает низкой разрешающей способностью в направлении большой оси эллипса рассеяния. Поэтому приведенная формальная оценка размеров очага по афтершокам завышена.
Рис. 8. Афтершоки Ильпырского землетрясения: карта эпицентров (а) и вертикальные разрезы вдоль большой (б) и малой (в) осей эллипса рассеяния афтершоков
Эллипс оконтуривает 90 % эпицентров. Звездой отмечено положение Ильпырского землетрясения. Интервалы соответствуют медианным и средним значениям невязок определения координат землетрясений афтершокового облака. Приведена зависимость глубины афтершоков от энергетического класса К (г): 1 - точечные значения, 2 - осреднение по пяти последовательным точкам, 3 - аппроксимация экспонентой.
Афтершоки локализованы в диапазоне глубин от 0 до 56 км. Они распределены по глубине неравномерно, для 80 % землетрясений Ь<10 км. 90 % афтершоков расположено выше гипоцентра главного толчка. Наблюдается зависимость глубины от энергетического класса событий (заглубление более сильных афтершоков, рис. 8 г), что, по-видимому, является артефактом и свидетельствует о несоответствии глубин афтершоков их реальным значениям. Основными причинами являются недостаточное знание скоростного разреза, использование камчатского регионального годографа для территории с иным строением среды, привлечение удаленных на сотни километров станций при обработке наиболее представительных событий.
Учитывая вышесказанное, не следует интерпретировать распределение афтершоков в пространстве и обсуждать их кластеризацию, визуально выделяемую на разрезах на рис. 8.
Обобщим основные особенности афтершокового процесса Ильпырского землетрясения.
Облако мелкофокусных афтершоков имеет размеры 48x12 км и вытянуто в направлении с северо-запада на юго-восток. Афтершоковый процесс носит двухфазовый характер и может
рассматриваться как убывающий во времени поток сейсмических событий с двумя последовательными стадиями, имеющими разный характер затухания. Смена режимов затухания произошла плавно и не связана с сильными афтершоками. Длительность затухающего аф-тершокового процесса примерно 75 суток. Завершение афтершокового процесса близко по времени сильнейшему афтершоку 6 мая с ML=5.^, Mwpег=4.8, при котором проявилась смена типа подвижки в очаге.
Определены численные значения параметров, характеризующих афтершоковый процесс Ильпырского землетрясения, они обобщены в табл. 3. Для сопоставления с афтершоковыми процессами других сильных землетрясений введен параметр Ам3.5 - интенсивность потока аф-тершоков, приведенная к единому магнитудному порогу ML=3.5.
Таблица 3. Параметры афтершоковой последовательности Ильпырского землетрясения 13 марта 2013 г. с М^рег=4.8
Фаза афтершокового процесса £ сут ДГафт, сут А Лш.5 ^афт
Неустановившийся режим 0.027 3т ~ 75 10
Затухание по гиперболе 8.2 15.4 4.9 84
Затухание по экспоненте 88 3.9 1.24 86
Тектоническая дискуссия. Тектоническая позиция очага Ильпырского землетрясения дискуссионна.
С одной стороны, его очаг располагается вблизи западной границы Корякского сейсмического пояса [12, 16], захватывающего западный шельф Берингова моря и уходящего далее на северо-восток через Корякское нагорье.
С другой стороны, север Камчатки рассматривается как область тройного сочленения плит: Северо-Американской, Охотской (которая является частью Евразийской плиты) и Берин-гии, причем в ряде работ одна из границ плит проводится поперек Камчатского перешейка [16, 17], где и произошло Ильпырское землетрясение (рис. 2). С северо-запада к этому району подходит Арктико-Азиатский сейсмический пояс, континентальную часть которого представляет сейсмотектоническая зона Черского хребта. Но при переходе через залив Шелихова на Камчатский перешеек активность пояса резко спадает и приобретает рассеянный характер. До Ильпырского землетрясения здесь, западнее Корякского пояса, было зарегистрировано всего четыре события с магнитудами около 5.0 [4]. Геологические структуры Камчатского перешейка (включая разломы разного возраста) имеют четко выраженное северо-восточное простирание, поперечных линеаментов здесь не установлено. Таким образом, граница плит, пересекающая Камчатский перешеек в направлении с северо-запада на юго-восток, не выражена ни в слабой локальной сейсмичности, ни в геологии, т.е. гипотеза об этой границе требует привлечения дополнительных фактов.
В настоящей работе анализ механизма Ильпырского землетрясения показывает несоответствие простирания его нодальных плоскостей простиранию Корякского сейсмического пояса, а также большинству механизмов очагов происходивших в нем событий. Для последних характерно сжатие в направлении северо-запад -юго-восток (данные каталога ОСМТ), в то время как Ильпырское землетрясение было вызвано сжатием с северо-востока на юго-запад. Такие механизмы здесь не единичны: в ближайших, прилегающих с запада к Корякскому поясу, районах Камчатского перешейка и залива Шелихова зафиксировано еще несколько землетрясений с механизмами, соответствующими северо-восток - юго-западному сжатию, как и при Ильпыр-ском землетрясении. Дальше, к северо-западу, надежно установлена похожая тектоническая картина: сейсмотектоническая зона Черского развивается в обстановке транспрессии (сжатия со сдвигом), обусловленной взаимодействием сближающихся Евразийской и Североамериканской литосферных плит [33, 34].
Поэтому сильное Ильпырское землетрясение оказывается важным для развития представлений о тектонике региона, являясь серьезным доводом для продолжения на восток области сжатия между Охотоморской и Северо-Американской плитами и свидетельствуя в пользу гипотезы о прохождении границы между этими плитами через Камчатский перешеек.
Макросейсмические данные. Ильпырское землетрясение ощущалось и имело макро-сейсмический эффект на территории Карагинского, Олюторского, Пенжинского и Тигильского районов Камчатского края [7, 35-37].
Максимальная интенсивность сотрясений, вызванных этим землетрясением, задокументирована в районе р. Анапки (Д=30 км): на льду реки появились тонкие трещины, и образовалось локальное нагромождение торосов с проломом внутри, что позволяет оценить интенсивность сотрясений в этом пункте наблюдений как 1=6-7 баллов по шкале МБК-64 [8].
Ильпырское землетрясение ощущалось в 16 населенных пунктах (Д=42-285 км) с интенсивностью сотрясений I от 2 до 5-6 баллов (табл. 4, рис. 9).
Таблица 4. Макросейсмические сведения об Ильпырском землетрясении 13 марта 2013 г. с #5=13.9, М№рег=5.8
№ Пункт А, км Ф°, N Г, Е № Пункт А, км Ф°, N Г, Е
6-7 баллов 3 балла
1 р. Анапка 30 60.029 163.994 11 Ивашка 181 58.565 162.299
5-6 баллов 12 Хаилино 209 60.960 166.852
2 Оссора 96 59.244 163.067 13 Палана 227 59.083 159.951
5 баллов 14 Таловка 280 62.051 166.701
3 Ильпырское 42 59.957 164.179 2-3 балла
4 Карага 110 59.108 163.123 15 Ледяное 172 60.973 166.047
5 Кострома 4-5 баллов 117 59.040 163.166 16 Манилы Ощущалось 285 62.485 165.340
6 Тымлат 68 59.489 163.188 17 ГМС Чемурнаут 77 60.753 163.125
7 Корф 144 60.372 166.015 Не ощущалось
8 Тиличики 148 60.430 166.055 18 261 62.418 163.089
4 балла Вывенка Парень
9 111 60.186 165.460 19 ГМС мыс Озерной 263 57.719 163.302
20 Каменское 303 62.468 166.204
3-4 балла 21 Воямполка 305 58.307 159.393
10 Лесная 177 59.467 160.556 22 23 Пахачи Средние Пахачи 317 318 60.556 60.829 169.141 169.069
64'
Каменское Манилы/^у^ ф
Таяпа1п
Парен*
Хаилино Леднное^^^
Тип ичики коРф:ф:
Вывенка^^ р. Анализ
Ср. Пахачи
л
Накали
В п. Оссора (Д=96 км, 1=5-6 баллов) сотрясения ощущали все жители поселка. Многие перед началом колебаний слышали гул, напоминающий звук от движения тяжелого транспорта. Затем люди ощутили сильный толчок, на верхних этажах зданий -плавное сильное покачивание. Во всех домах сильно раскачивались висячие предметы, дребезжала и подпрыгивала посуда, в старых рамах звенели стекла окон. Скрипела, дрожала, раскачивалась мебель и плоские телевизоры. В некоторых квартирах открывались двери. Отмечалось падение небольших, неустойчивых предметов. На четвертом этаже школы наблюдались колебания дверных косяков, один из дверных наличников оказался выдавлен; на третьем и четвертом этажах с потолка осыпалась шпаклевка, был слышен треск от движения стен и перекрытий. С улицы в штукатурке трехэтажного старого каменного здания начальной школы появилась длинная трещина, там же под карнизами в углах окон и со стены упали пласты штукатурки, оголив кладку. Некоторые жители в момент землетрясения находились на льду залива на подледной рыбалке и почувствовали сильный однократный толчок, по прибрежному ледяному припаю пошли тонкие трещины. В результате землетрясения большинство опрошенных людей испытали испуг, в панике покинули помещение, долгое время находились на улице. У некоторых жителей ухудшилось самочувствие (головные боли, сердечные боли).
60'
Рис. 9. Карта пунктов-баллов Ильпырского землетрясения 13 марта 2013 г.
Вслед за главным толчком было зарегистрировано 18 ощутимых афтершоков с Кз=8.5-12.9 и интенсивностью сотрясений I от 2 до 4 баллов, из них восемь землетрясений - в первые сутки после основного события (^=9.5-11.3).
Сведения об интенсивности и полное описание макросейсмических проявлений Ильпыр-ского землетрясения в населенных пунктах Камчатского края приведено в [35, 36].
На сейсмической станции «Тиличики» (ТЫ) на эпицентральном расстоянии ~150 км была получена запись с заметной (более 0.5 см/с2) пиковой амплитудой ускорения Ильпырского землетрясения [7, 37]. В 2013 г. станция «Тиличики» была оборудована цифровым велосимет-ром СМО-3ТБ (частотный диапазон 0.0083-40 Гц, канал ВН (Е, Ы, 2)) и цифровым акселерометром СМС-5Т (частотный диапазон 0-40 Гц, канал НЫ (Е, Ы, 2)).
Пиковые ускорения для компонент Е, Ы, 2 составили:
- на канале НЫ: -16.71 см/с2, -15.74 см/с2 и 7.19 см/с2;
- на канале БН: -17.79 см/с2, -14.21 см/с2 и -7.65 см/с2.
Пиковые скорости для компонент Е, Ы, 2 составили:
- на канале НЫ: 2.903 см/с, 2.004 см/с и 0.961 см/с;
- на канале БН: 3.021 см/с, - 1.61 см/с и - 0.973 см/с.
Оценка интенсивности сотрясений в очаговой зоне. Для оценки интенсивности сотрясений 10 в эпицентральной зоне Ильпырского землетрясения использовано линейное уравнение макросейсмического поля для Камчатки из [38]:
10=1.5 М-2.6 ^ ¿+2.5. (3)
В соответствии с этой формулой, для землетрясения с магнитудой М~6 и глубиной гипоцентра ¿=24 км расчетная интенсивность 10Р=8 баллов.
Близкое значение интенсивности 10Р=7.5 баллов может быть получено и при применении использовавшегося ранее для поверхностных землетрясений Камчатки уравнения макросейс-мического поля из [39]:
10=1.5 М-2.63 ^ ¿-0.0087 ¿+2.5. (4)
Поэтому в название статьи внесено расчетное значение 10Р=8 баллов.
Однако учитывая, что ошибка определения глубины Ильпырского землетрясения равна ~30 км, а большинство афтершоков сосредоточено в приповерхностных слоях земной коры, реальная глубина гипоцентра может быть меньшей. Решения гипоцентров в каталогах зарубежных агентств лежат в диапазоне ¿=5-15 км (табл. 1). Поэтому оценим интенсивность колебаний в эпицентральной зоне при гипотетической глубине гипоцентра ¿=10 км. В этом случае в ограниченной области над очагом землетрясения 10р=9 баллов.
Расчетные оценки интенсивности сотрясений 10 в эпицентральной зоне Ильпырского землетрясения не противоречат карте общего сейсмического районирования (0СР-2016 А, В, С) России для севера Камчатского края [40].
Проблемы обработки афтершоков Ильпырского землетрясения. Обработка афтершо-ков Ильпырского землетрясения выявила проблемы, которые могут возникнуть при работе с сейсмическими событиями, когда ближайшие сейсмические станции немногочисленны и их расположение неоптимально. В данном случае ближайшие к афтершоковому облаку региональные станции линейно вытянуты вдоль Камчатского перешейка (рис. 1), это предполагает ограниченный азимутальный охват очага и худшую точность гипоцентрии в поперечном направлении.
По результатам первичной оперативной обработки, афтершоковое облако Ильпырского землетрясения обладало ярко выраженной линейностью и большой протяженностью: ~ 150 км, что на порядок превышает размеры типичной афтершоковой области для землетрясения с магни-тудой М=6 (рис. 10 а). Указанные особенности облака афтершоков важны в аспекте региональной тектоники и геодинамики. Ильпырское землетрясение и гигантская область его афтершоков могли бы интерпретироваться как активизация крупной разломной структуры в зоне тройного сочленения литосферных плит (рис. 2), что, в свою очередь, должно было повысить сейсмическую и цунами опасность для населенных пунктов на севере Камчатского края [41, 42].
Однако анализ сейсмологического материала показал, что выявленная при оперативной обработке линейная структура эпицентров в Карагинском заливе является артефактом [43, 44]. В данном случае был успешно применен поляризационный анализ, обосновавший необходимость дополнительного исследования. Основная причина возникновения артефакта - минимальное
количество станций, участвующих в определении гипоцентров большинства афтершоков и их квазилинейное расположение (рис. 10), что приводит к неоднозначности решения при расчете параметров (рис. 11, 12).
Рис. 10. Афтершоки Ильпырского землетрясения по результатам первичной оперативной обработки (а) и после перерасчета гипоцентрии (б)
1 - эпицентр Ильпырского землетрясения; 2 - эпицентры афтершоков; 3 - эллипс рассеяния, содержащий 90 % аф-тершоков; 5 - сейсмическая станция.
Рис. 11. Пример неоднозначности решения при расчете гипоцентра афтершока Ильпырского землетрясения по записям трех станций, обработка в программе ШМАБ [10]
а - два равнозначно возможных положения эпицентра (малые кружки); б - облака невязок, соответствующие двум полученным решениям. Треугольники - сейсмические станции. Среднеквадратическое отклонение от теоретических времен пробега в секундах обозначено а.
Рассмотрим доверительные области решений для разного уровня допустимых ошибок времен прихода при локализации землетрясения только единичными близкими станциями (рис. 12). Для примера взяты три афтершока, локализованных при первичной обработке в разных частях афтершокового облака Ильпырского землетрясения. Для расчета доверительных областей использована программа НММ (автор А.В. Ландер). На каждой паре «карта-разрез» нанесена доверительная область одного афтершока, но на нее для сравнения наложен каталог афтершоков за первый месяц после основного события (результаты первичной оперативной обработки). Форма доверительной области определяется расположением использованных станций. Большинство событий определено по трем-четырем ближайшим к эпицентральной области станциям (рис. 1). Они расположены квазилинейно вдоль простирания Камчатского перешейка. Как видим из примеров на рис. 12, весь набор афтершоков попадает в доверительную область любого из единичных землетрясений. В пределах доверительной области решения практически равноценны, поэтому даже небольшие ошибки в исходных данных ведут к значительному смещению решения вдоль этой области. Это и приводит к артефакту - появлению кажущейся полосы эпицентров.
Все доверительные области устроены примерно одинаково и представляют собой полукольцо в вертикальной плоскости. Плоскость доверительной области перпендикулярна линии, соединяющей две ближайшие сейсмические станции: «Оссора» (OSS) и «Тиличики» (ТЫ). Центр кольца невязок близок к этой линии. Таким образом, в условиях ограниченного числа сейсмических станций на Камчатском перешейке всегда может получаться аналогичная кажущаяся линия эпицентров, если события концентрируются в одном месте. Подобные артефакты вероятны и в других сейсмоактивных районах с малым количеством сейсмических станций, не обеспечивающих полный азимутальный охват эпицентральной зоны.
В результате переопределения гипоцентров 65 % Ильпырских афтершоков длина афтер-шокового кластера уменьшилась в 3 раза, до 48 км (рис. 10 б). Тем не менее, этот параметр остается завышенным для землетрясения с Ми/рег=5.8. Ориентация зоны афтершоков осталась прежней: облако простирается в направлении северо-запад-юго-восток.
■50 0 50 100 КМ
Рис. 12. Примеры конфигурации облака невязок при расчете гипоцентра афтершока Ильпырского землетрясения программой НММ
Звезды - положение Ильпырского землетрясения (1) и афтершока, для которого ведется расчет (2). Карта и разрез вдоль полосы афтершоков (3) по линии А-Б представлены по результатам первичной оперативной обработки. Изолинии (4) очерчивают доверительную область решений для разного уровня допустимых ошибок времен прихода для рассматриваемого афтершока. Увеличение насыщенности цвета заливки соответствует уменьшению невязки. На карту нанесены две ближайшие сейсмические станции (5).
Заключение. 13 марта 2013 г. в районе перешейка, соединяющего п-ов Камчатка с материковой частью Северной Евразии, произошло сильное (М№рег=5.8, ML=6.2) близповерхностное сейсмическое событие - Ильпырское землетрясение. Оно является сильнейшим для этого района Камчатского края за годы детальных сейсмологических наблюдений (1961-2013 гг.). Мак-росейсмическая интенсивность сотрясений при Ильпырском землетрясении достигала 67 баллов на эпицентральном расстоянии ~30 км, а расчетная интенсивность колебаний в эпи-центральной зоне оценена равной /0р=7.5-8 баллов при h=24 км и /0р=9 баллов при h=10 км. Эти значения близки к максимально возможным по 0СР-2016 для Камчатского перешейка (1=8 баллов по ОСР-А и ОСР-В, 1=9 баллов по ОСР-С) [40]. Первичная обработка афтершоков Ильпырского землетрясения привела к артефакту, который удалось идентифицировать и своевременно устранить. При этом потребовался дополнительный анализ сейсмологического материала и перерасчет значительного числа гипоцентров. Проведенная обширная работа позволила развеять опасения, связанные с развитием очага потенциального сильного (М~7.5) землетрясения в районе Карагинского залива. Представленный опыт может быть полезен при анализе и интерпретации линейно протяженных кластеров землетрясений неясного генезиса.
В КФ ФИЦ ЕГС РАН выполнен анализ афтершокового процесса Ильпырского землетрясения, определен механизм очага, собрана и систематизирована макросейсмическая информация, обобщен опыт оперативной обработки афтершоков. Полученные данные позволяют увязать это землетрясение с представлениями о региональной тектонике.
Ильпырское землетрясение произошло вблизи западной границы Корякского сейсмического пояса, где полоса рассеянной сейсмичности маркирует зону взаимодействия малой плиты Берингии с Охотской и (севернее) Северо-Американской плитами. Коллизионный характер тектонических движений в этой части границы плит подтверждается механизмами землетрясений, большинство из которых имеют взбросовый характер с субширотным или северозападным направлением оси сжатия. Однако механизм очага Ильпырского землетрясения (взбросо-сдвиг с субгоризонтальной осью сжатия северо-восток -юго-западного направления) и его афтершоковое облако, вытянувшееся в направлении с северо-запада на юго-восток, противоречат тектонике Корякского сейсмического пояса. Ильпырское землетрясение - первое инструментально зарегистрированное столь представительное сейсмическое событие с механизмом очага, соответствующим северо-восточному сжатию на предполагаемой границе Охотской и Северо-Американской литосферных плит, пересекающей Камчатский перешеек. Оно является весомым аргументом в пользу прохождения здесь указанной границы.
Литература
1. Сенюков С.Л., Дрознина С.Я. (отв. сост.), Карпенко Е.А., Леднева Н.А., Назарова З.А., Кожевникова Т.Ю., Митюшкина С.В., Напылова Н.А., Раевская А.А., Ромашева Е.И. (сост.). Каталог землетрясений Камчатки и Командорских островов за 2013 г. // Землетрясения Северной Евразии. -Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - Приложение на CD_ROM.
2. Камчатский филиал ФИЦ ЕГС РАН, Единая информационная система сейсмологических данных. - URL; http://www.emsd.ru/sdis
3. Абубакиров И.Р., Павлов В.М. (сост.). Каталог механизмов очагов землетрясений Камчатки и Командорских островов за 2013 г., определенных по волновым формам // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - Приложение на CD_ROM.
4. International Seismological Centre, Thatcham, Berkshire, United Kingdom, 2015 [Сайт]. - URL: http://www.isc.ac.uk/iscbulletin/search/bulletin/
5. USGS National Earthquake Information Center - URL: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/
6. Global CMT Catalog (GCMT) [Сайт]. - URL: http://www.globalcmt.org/
7. Сильные камчатские землетрясения 2013 г. / Под ред. В.Н. Чеброва. Петропавловск-Камчатский: Новая книга, 2014. - 252 с.
8. Медведев С.В. (Москва), Шпонхойер В. (Иена), Карник В. (Прага). Шкала сейсмической интенсивности MSK-64. - М.: МГК АН СССР, 1965. - 11 с.
9. Сейсмологический бюллетень (сеть телесейсмических станций), 2013 // ФИЦ ЕГС РАН [Сайт]. -URL: ftp://ftp.gsras.ru/pub/Teleseismic bulletin/2013
10. Дрознин Д.В, Дрознина С.Я. Интерактивная программа обработки сейсмических сигналов DIMAS. // Сейсмические приборы. -2010. - 46. - № 3. - С. 22-34.
11. Ландер А.В., Левина В.И., Иванова Е.И. Сейсмическая история Корякского нагорья и афтершоко-вый процесс Олюторского землетрясения 20(21) апреля 2006 г. Mw=7.6 // Вулканология и сейсмология. - 2010. - № 2. - С. 16-30.
12. Левина В.И., Ландер А.В., Митюшкина С.В., Чеброва А.Ю. Сейсмичность Камчатского региона 1962-2011 гг. // Вулканология и сейсмология. - 2013. - № 1. - С. 41-64.
13. Федотов С.А., Гусев А.А., Зобин В.М., Кондратенко А.М., Чепкунас К.Е. Озерновское землетрясение и цунами 22 (23) ноября 1969 г. // Землетрясения в СССР в 1969 г. - М.: Наука, 1973. -С. 195-208.
14. Martin M.E., Weiss R., Bourgeois J., Pinegina T.K., Houston H., Titov V.V. Combining constraints from tsunami modeling and sedimentology to untangle the 1969 Ozernoi and 1971 Kamchatskii tsunamis // Geophysical Research Letters. - 2008. - 35. - L01610. - doi:10.1029/2007GL032349.
15. Левина В.И., Ландер А.В., Иванова Е.И., Митюшкина С.В., Титков Н.Н. Олюторское землетрясение 20 апреля 2006 г. с Mw=7.6 I0=9-10 (Корякское нагорье) // Землетрясения Северной Евразии, 2006 год. - Обнинск: ГС РАН, 2012.- С. 314-329.
16. Ландер А.В., Букчин Б.Г., Дрознин Д.В., Кирюшин А.В. Тектоническая позиция и очаговые параметры Хаилинского (Корякского) землетрясения 8 марта 1991 г.: существует ли плита Берингия? // Вычислительная сейсмология. - М.: Наука, 1994, Вып. 26. - С. 103-122.
17. Mackey K.G., Fujita K., Gunbina L.V., Kovalev V.N., Imaev V.S., Kozmin B.M., Imaeva L.P. Seismicity of the Bering Strait region: evidence for a Bering block // Geology. - 1997. - V. 25. - P. 979-982.
18. Гордеев Е.И., Пинегина Т.К., Ландер А.В., Кожурин А.И. Берингия: сейсмическая опасность и фундаментальные вопросы геотектоники // Физика Земли. - 2015. - № 4. - С. 58-67.
19. Павлов В.М., Абубакиров И.Р. Алгоритм расчета тензора сейсмического момента сильных землетрясений по региональным широкополосным сейсмограммам объемных волн // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. - 2012. - № 2 (20). - С. 149-158.
20. IRIS Global Seismograph Network GSN-IRIS/USGS - URL: https://doi.org/10.7914/SN/IU
21. ARN Alaska Regional Network - URL; https://doi.org/10.7914/SN/AK
22. Bormann P., Dewey J.W. The new IASPEI standards for determining magnitudes from digital data and their relation to classical magnitudes. IS3.3. NMSOP2. Potsdam, GFZ, German Research Centre for Geosciences. - 2014. - 44 p.
23. Kagan Y. Simplified algorithms for calculating double-couple rotation // Geophys. J. Int. -2007. - 171. P. 411-418.
24. Артёмова А.И., Габсатарова И.П., Гилёва Н.А., Гладырь Ж.В., Иванова Е.И., Лескова Е.В., Малянова Л.С., Сафонов Д.А., Середкина А.И. Механизмы очагов отдельных землетрясений России // Землетрясения России в 2013 г. - Обнинск: ГС РАН, 2015. - С. 197-208.
25. Чеброва А.Ю. (отв. сост.), Иванова Е.И., Митюшкина С.В. (сост.). Каталог механизмов очагов землетрясений Камчатки и Командорских островов за 2013 г. // Землетрясения Северной Евразии. -Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - Приложение на CD_ROM.
26. Ландер А.В. Комплекс программ определения механизмов очагов землетрясений и их графического представления // Отчет «Комплексные сейсмологические и геофизические исследования Камчатки и Командорских островов в 2003 г.» - Фонды КФ ФИЦ ЕГС РАН, 2004. - С. 359-380.
27. Гусев А.А., Мельникова В.Н. Связи между магнитудами - среднемировые и для Камчатки // Вулканология и сейсмология. - 1990. - № 6. - С. 55-63.
28. Wells D.L., Coppersmith K.J. New empirical relationships among Magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement // BSSA. - 1994. - V. 84. - № 4. - P. 974-1002.
29. Федотов С.А. Энергетическая классификация Курило-Камчатских землетрясений и проблема маг-нитуд. - М.: Наука, 1972. - 117 с.
30. Писаренко В.Ф. О законе повторяемости землетрясений // Дискретные свойства геофизической среды. - М.: Наука, 1989. - С. 47-60.
31. Салтыков В.А. О проблеме оценки пространственно-временных особенностей представительности каталога землетрясений // Материалы XIII Международной сейсмологической школы «Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных». Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. С. 237-242.
32. Bath M. Lateral inhomogeneities of the upper mantle // Tectonophysics. - 1965. - V. 2. - № 6. - P. 483-514.
33. Имаева Л.П., Имаев В.С., Козьмин Б.М. Сейсмотектонический анализ Яно-Индигирского сегмента зоны Черского // Физика Земли. - 2011. - № 12. - С. 23-36.
34. Имаева Л.П., Козьмин Б.М., Имаев В.С., Маккей К.Г. Сейсмотектонические исследования плей-стосейстовой области Илин-Тасского землетрясения с MS = 6.9 (северо-восток Якутии) // Физика Земли. - 2016. - № 6. - С. 39-53.
35. Митюшкина С.В. (отв. сост.), Раевская А. А. (сост.). Макросейсмический эффект ощутимых землетрясений в населенных пунктах Камчатки в 2013 г. // Землетрясения Северной Евразии. -Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - Приложение на CD_ROM.
36. Митюшкина С.В., Раевская А.А. Макросейсмические проявления Ильпырского землетрясения 13 марта 2013 г. (Mw=5.8) на территории Камчатского края // Землетрясения Северной Евразии. -Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - Приложение на CD_ROM.
37. Чебров Д.В., Чеброва А.Ю., Матвеенко Е.А., Дрознина С.Я., Митюшкина С.В., Гусев А.А., Салтыков В.А., Воропаев П.В. Камчатка и Командорские острова // Землетрясения Северной Евразии. -Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - C. 198-213. doi: 10.35540/1818-6254.2019.22.17
38. Землетрясения. Шкала сейсмической интенсивности. ГОСТ Р 57546-2017. - М.: Стандартин-форм, 2017. - 27 с.
39. Федотов С.А., Шумилина Л.С. Сейсмическая сотрясаемость Камчатки // Физика Земли. - 1971. -№ 9. - С. 3-15.
40. Уломов В.И., Богданов М.И., Трифонов В.Г., Гусев А.А., Гусев Г.С., Акатова К.Н., Аптика-ев Ф.Ф., Данилова Т.И., Кожурин А.И., Медведева Н.С., Никонов А.А., Перетокин С.А., Пусто-витенко Б.Г., Стром А.Л. Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации. Пояснительная записка к комплекту карт ОСР-2016 и список населенных пунктов, расположенных в сейсмоактивных районах // Инженерные изыскания в строительстве. - 2016. - № 7. - С. 49-121.
41. Мелекесцев И.В., Курбатов А.В. Частота крупнейших палеосейсмических событий на северозападном побережье и в Командорской котловине Берингова моря в позднем плейстоцене-голоцене // Вулканология и сейсмология. - 1997. - № 3. - С. 3-11.
42. Викулин А.В. Природный риск Северной Камчатки // Тихоокеанская геология. - 1998. - Т. 17. -
№ 2. - С. 85-92.
43. Салтыков В.А. Необычная сейсмическая активизация в Карагинском заливе (март - сентябрь 2013 г.) // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды Четвертой научно-технической конференции. Петропавловск-Камчатский. 29 сентября - 5 октября 2013 г. - Обнинск: ГС РАН, 2013. - С. 195-199.
44. Салтыков В.А., Дрознина С.Я. Ильпырское землетрясение 13 марта 2013 г. Mw=5.8 (Северная Камчатка): аномальная протяженность очаговой зоны как артефакт // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. - 2014. - №. 2. - Вып. 24. - С. 130-136.
METADATA IN ENGLISH
ILPYRSKOE EARTHQUAKE March 13, 2013 with Mwreg=5.8, ML=6.2, Ks=13.9, I0p=8 (Kamchatsky Isthmus) Yu.A. Kugaenko1, S.Ya. Drosnina1, V.A. Saltykov1, V.M. Pavlov', A.V. Lander2, S.V. Mityushkina1, I.R. Abubakirov1
GS RAS, Kamchatka Branch, Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia, ku@emsd.ru 2Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics RAS, Moscow, Russia, land@mitp.ru
Abstract. The strong (Mwreg=5.8, ML=6.2) near-surface seismic event (Ilpyrskoye earthquake) occurred at 03h12m on 13 March, in the Kamchatka Isthmus. It was the strongest earthquake between 1962 and 2013 for this area. The greatest macroseismic effect was observed at a distance of ~30 km, I=6-7 on the scale MSK-64. We used two independent methods for determining its regional focal mechanism: 1) regional moment tensor in-
version using broadband waveforms; 2) solution based on polarities of the P waves. The results are similar: the focal mechanism of Ilpyrskoye earthquake is thrust faulting with strike-slip component; the compression axis is subhorizontal and is oriented in the north-east - south-west direction. The mechanisms for the two strongest aftershocks were also identified, as a result, a change in focal movements during the aftershock process was re-vealed.The analysis of the aftershock process which consists of two stages with different decay character was performed. The process lasted ~ 75 days. About 200 aftershocks ML=3.0-5.7 (#5=7.5-12.9) were recorded, hypocenter depth estimations vary from 0 to 10 km for about 80 % of them. The strongest aftershock was on May 6, 2013 with ML=5.7, Mwreg=4.8, at which the change in focal movements occurred. According to the results of near real time processing, aftershock cloud of Ilpyrskoye earthquake had a pronounced linearity and a great length, which was an artifact. The main cause of the artifact is the minimum number of stations involved in determining the hypocenters of most aftershocks and their quasi-linear disposition. The confidence areas within which solutions are equivalent are shown. We concluded that Ilpyrskoye earthquake is a serious argument that the area of compression between the Okhotsk and North American plates is extended further to the east and the border passes through the Kamchatka Isthmus.
Keywords: Ilpyrskoye earthquake, lithospheric plate boundary, source mechanism, tectonic position, aftershock process, macroseismicity, artifact, Kamchatka Isthmus.
DOI: 10.35540/1818-6254.2019.22.31
For citation: Kugaenko, Yu.A., Drosnina, S.Ya., Saltykov, V.A., Pavlov, V.M., Lander, A.V., Mityush-kina, S.V., & Abubakirov, I.R. (2019). Ilpyrskoe earthquake March 13, 2013 with Mwreg=5.8, ML=6.2, #5=13.9, /0p=8 (Kamchatsky Isthmus). Zemletriaseniia SevernoiEvrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), 343361. (In Russ.). doi: 10.35540/1818-6254.2019.22.31
References
1. Senyukov, S.L., Droznina, S.Ya., Karpenko, E.A., Ledneva, N.A., Nazarova, Z.A., Kozhevnikova, T.Yu., Mityushkina, S.V., Napylova, N.A., Raevskaya, A.A., & Romasheva, E.I. (2019). Earthquakes Catalogue for Kamchatka and the Komandor's islands in 2013. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), Appendix on CD. (In Russ.).
2. Kamchatka Branch of GS RAS. (2019). Seismological Data Information System. Retrieved from: http ://www.emsd.ru/sdis
3. Abubakirov, I.R., & Pavlov, V.M. (2019). Focal mechanism Catalogue for Kamchatka and the Komandor's islands in 2013, defined by broadband waveforms. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), Appendix on CD. (In Russ.).
4. International Seismological Centre. (2019). On-line Bulletin, Internatl. Seis. Cent., Thatcham, United Kingdom. Retrieved from http://www.isc.ac.uk/iscbulletin/search/bulletin/
5. USGS National Earthquake Information Center. (2019). Retrieved from https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/
6. Ekstrom, G., Nettles, M., & Dziewonski, A. M. (2012). The global CMT project 2004-2010: Centroid-moment tensors for 13,017 earthquakes. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 200, 1-9.
7. Chebrov, V.N. (2014). Sil'nyye kamchatskiye zemletryaseniya 2013g [Strong Kamchatka earthquakes of 2013]. Petropavlovsk-Kamchatsky: Novaya kniga Publ., 252 p.
8. Medvedev, S.V. Shponhoyer, V., & Karnik, V. (1965). Shkala seysmicheskoy intensivnostiMSK-64 [MSK-64 seismic intensity scale]. Moscow: MGK Academy of Sciences USSR Publ., 11 p.
9. GS RAS, Bulletin of Teleseismic Stations. (2019). Retrieved from ftp://ftp.gsras.ru/pub/Teleseismic bulletin/2013/
10. Droznin, D.V., & Droznina, S.Ya. (2011). Interactive DIMAS Program for Processing Seismic Signals. Seismic Instruments, 47(3), 215-224. doi: 10.3103/S0747923911030054.
11. Lander, A.V., Levina, V.I., & Ivanova, E.I. (2010). The earthquake history of the Koryak Upland and the aftershock process of the MW 7.6 April 20(21), 2006 Olyutorskii earthquake. Journal of Volcanology and Seismology, 4(2), 87-100. doi: https://doi.org/10.1134/S074204631002003X
12. Levina, V.I., Lander, A.V., Mityushkina, S.V., & Chebrova, A.Yu. (2013). The seismicity of the Kamchatka region: 1962-2011, Journal of Volcanology and Seismology, 7(1), 37-57. doi: https://doi.org/10.1134/S0742046313010053
13. Fedotov, S.A., Gusev, A.A., Zobin, V.M., Kondratenko, A.M., & Chepkunas, K.E. (1973). [Ozernovskoe earthquake and tsunami on November 22 (23), 1969]. In Zemletryaseniya vSSSR v 1969g. [Earthquakes in the USSR in 1969] (pp. 195-208). Moscow: Nauka Publ. (In Russ.).
14. Martin, M.E., Weiss, R., Bourgeois, J., Pinegina, T.K., Houston, H., & Titov, V.V. (2008). Combining constraints from tsunami modeling and sedimentology to untangle the 1969 Ozernoi and 1971 Kamchatskii tsunamis. Geophysical Research Letters, 35, L01610. doi: 10.1029/2007GL032349.
15. Levina, V.I., Lander, A.V., Ivanova, E.I., Mityushkina, S.V., & Titkov, N.N. (2012). [Oliutorskoe earthquake of April 20, 2006 with Mw=7.6 I0=9-10 (Koryakskoe nagor'ye)]. In Zemletryaseniia severnoi Evrazii v2006godu [Earthquakes in Northern Eurasia in 2006] (pp. 314-329). Obninsk: GS RAS Publ., (In Russ.).
16. Lander, A.V., Bukchin, B.G., Droznin, D.V., & Kiryushin, A.V. (1994). [Tectonic position and focal parameters of the Hailinskoe (Koryakskoe) earthquake on March 8, 1991: does a Beringia plate exist?]. Vy-chislitel'naya seysmologiya [Computational seismology], 26, 103-122 (In Russ.).
17. Mackey, K.G., Fujita, K., Gunbina, L.V., Kovalev, V.N., Imaev, V.S., Koz'min, B.M., & Imaeva, L.P. (1997). Seismicity of the Bering Strait region: Evidence for a Bering block. Geology, 25 (11), 979-982.
18. Gordeev, E.I., Pinegina, T.K., Kozhurin, A.I., & Lander, A.V. (2015). Beringia: Seismic hazard and fundamental problems of geotectonics. Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 51 (4), 512-521. doi: 10.1134/S1069351315030039.
19. Pavlov, V.M., & Abubakirov, I.R. (2012). [Algorithm for calculating the regional moment tensor inversion of strong earthquakes using broadband waveforms]. Vestnik KRAUNTS. Nauki o Zemle [Vestnik KRAESC. Earth Sciences], 2 (20), 149-158. (In Russ.).
20. IRIS Global Seismograph Network GSN-IRIS/USGS (2019). Retrieved from: https://doi.org/10.7914/SN/IU
21. ARN Alaska Regional Network (2019). Retrieved from: https://doi.org/10.7914/SN/AK
22. Bormann, P., & Dewey, J.W. (2014). The new IASPEI standards for determining magnitudes from digital data and their relation to classical magnitudes. IS3.3. NMSOP2. Potsdam, GFZ, German Research Centre for Geosciences., 44 p.
23. Kagan, Y.Y. (2007). Simplified algorithms for calculating double-couple rotation. Geophysical Journal International, 171(1), 411-418.
24. Artyomova, A.I., Gabsatarova, I.P., Gilyova, N.A., Gladyr, Z.V., Ivanova, E.I., Leskova, E.V., Mal-yanova, L.S., Safonov, D.A., & Seredkina, A.I. (2015) [Focal Mechanisms of Some Earthquake]. In Zemletryaseniia Rossii v 2013 godu [Earthquakes in Russia in 2013] (pp. 197-208). Obninsk: GS RAS Publ. (In Russ.).
25. Chebrova, A.Yu., Ivanova, E.I., & Mityushkina, S.V. Catalogue of Earthquake Focal Mechanisms for Kamchatka and the Commander Islands in 2013. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), Appendix on CD. (In Russ.).
26. Complex seismological and geophysical investigations of Kamchatka and Commander Islands (report 01.01.2003-31.12.2003) (2004). Petropavlovsk-Kamchatsky, Funds of KB GS RAS, 350 p. (In Russ.).
27. Gusev, A.A., & Melnikova, V.N. (1992). Relationships between magnitude scales for global and Kamchat-kan earthquakes. Volc. Seism, 12, 723-733.
28. Wells, D.L., & Coppersmith, K.J. (1994). New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. Bulletin of the seismological Society of America, 84 (4), 974-1002.
29. Fedotov, S.A. (1972). Energeticheskaya klassifikatsiya Kurilo-Kamchatskikh zemletryaseniy i problema magnitud [Energy classification of the Kurile-Kamchatka earthquakes and the problem of magnitudes]. Moscow: Nauka Publ., 117 p. (In Russ.).
30. Pisarenko, V.F. (1989). [On the law of repeatability of earthquakes]. Diskretnyye svoystva geofizicheskoy sredy. [Discrete properties of the geophysical environment] (pp. 47-60). Moscow: Nauka Publ. (In Russ.).
31. Saltykov, V.A. (2018). [On the problem of estimating the spatial and temporal characteristics of the representativeness of the earthquake catalog]. In Materialy XIII Mezhdunarodnoy seysmologicheskoy shkoly "Sovremennyye metody obrabotki i interpretatsii seysmologicheskikh dannykh". [Proceedings of the XIII International Seismological School "Modern Methods of Processing and Interpretation of Seismological Data"] (pp. 237-242). Obninsk: GS RAS Publ. (In Russ.).
32. Bath, M. (1965). Lateral inhomogeneities of the upper mantle. Tectonophysics, 2 (6), 483-514.
33. Imaeva, L.P., Imaev, V.S., & Koz'min, B.M. (2011). Seismotectonic analysis of the Yana-Indigirka segment of the Chersky zone. Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 47(12), 1045-1057. doi: 10.1134/S1069351311120056.
34. Imaeva, L.P., Koz'min, B.M., Imaev, V.S., & Mackey, K.G. (2016). Seismotectonic studies of the pleisto-seist area of the Ms=6.9 Ilin-Tass earthquake in northeast Yakutia. Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 52 (6), 821-835. doi: 10.1134/S1069351316050050.
35. Mityushkina, S.V., & Raevskaya, A.A. (2019). Macroseismic effects of sensible earthquakes in Kamchatka settlements in 2013. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), Appendix on CD. (In Russ.).
36. Mityushkina S.V., & Raevskaya A.A. (2019). Macroseismic effects of the March 13, 2013 Il'pyrskoe earthquake in Kamchatka. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), Appendix on CD. (In Russ.).
37. Chebrov, D.V., Chebrov, A.Yu., Matveenko, E.A., Droznina, S.Ya., Mityushkina, S.V., |Gusev, A.A.|, Saltik-ov, V.A., & Voropaev, P.V. (2019). Kamchatka and Commander Islands. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22 (2013), 198-213. (In Russ.). doi: 10.35540/1818-6254.2019.22.17
38. GOST R 57546-2017. (2017). [State Standard 57546-2017. Earthquakes. Seismic intensity scale]. Moscow: Standardinform Publ., 27 p. (In Russ.).
39. Fedotov, S.A., & Shumilina, L.S. (1971). [Kamchatka's seismic vibrability]. Fizika Zemli. [Izvestiya. Physics of the Solid Earth], 9, 3-15. (In Russ.).
40. Ulomov, V.I., Bogdanov, M.I., Trifonov, V.G., Gusev, A.A., Gusev, G.S., Akatova, K.N., Aptikaev, F.F., Danilova, T.I., Kozhurin, A.I., Medvedeva, N.S., Nikonov, A.A., Peretokin, S.A., Pustovitenko, B.G., & Strom, A.L. (2016). [The Seismic zoning of Russian Federation. Explanatory note to the set of maps of GSZ-2016 and the list of settlements located in the seismically active areas]. Inzhenernye izyskania vstroitelslve. [Engineering surveys in construction], 7, 49-121. (In Russ.).
41. Melekestsev, I.V., & Kurbatov, A.V. (1997). [The frequency of the largest paleoseismic events on the northwestern coast and in the Commander basin of the Bering Sea in the Late Pleistocene - Holocene]. Vul-kanologiia iSeismologiia. [Journal of Volcanology and Seismology], 3, 3-11. (In Russ.).
42. Vikulin, A. V. (2000). Natural Hazards in Northern Kamchatka. Russian Journal of Pacific Geology, 15 (2), 351-366.
43. Saltykov, V.A. (2013). [Unusual seismic activation in the Karaginsky Gulf (March - September 2013)]. In Problemy kompleksnogo geofizicheskogo monitoringa Dal'nego Vostoka Rossii. [Problems of integrated geophysical monitoring of the Russian Far East. Proceedings of the IV Scientific and Technical Conference. Petropavlovsk-Kamchatsky. September 29 - October 5, 2013] (pp. 195-199). Obninsk: GS RAS Publ. (In Russ.).
44. Saltykov, V.A., & Droznina, S.Ya. (2014). [The March 13, 2013 Ilpyrskoye Earthquake Mw=5.8 (The Northen Kamchatka): Abnormal Length of Focal Zone as an Artifact] Vestnik KRAUNTS. Nauki o Zemle. [Bulletin of KRAESC. Earth sciences], 24 (2), 130-136. (In Russ.).
