15УДК 550.348. (477.75)
ОЧАГОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ КРЫМСКО-ЧЕРНОМОРСКОГО РЕГИОНА Б.Г. Пустовитенко, И.В. Калинюк
Институт сейсмологии и геодинамики Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского,
г. Симферополь, Россия, bpustovitenko@mail.ru
Аннотация. Восстановлены динамические параметры очагов 12 землетрясений Крыма с энергетическими классами КП=7.0-10.1 по 63 амплитудным спектрам объемных волн Р и 5, зарегистрированных группой региональных сейсмических станций Крыма. Для трех наиболее сильных землетрясений: 1 мая, 15 октября и 9 декабря - получено решение механизма очагов и определена направленность излучения из очага на станции регистрации для учета при расчете скалярного сейсмического момента. Для этих землетрясений получена наилучшая сходимость станционных определений всех динамических параметров очагов. Средние значения сейсмических моментов и радиусов круговой дислокации в пределах погрешностей их определения удовлетворяют средним долговременным зависимостям параметров от энергетического уровня землетрясений, полученным ранее по аналоговым записям.
Ключевые слова: амплитудный спектр, механизм очага, модель Бруна, сейсмический момент, радиус дислокации, сброшенное и кажущееся напряжения, подвижка по разрыву, радиационное трение, моментная магнитуда.
Б01: 10.35540/1818-6254.2019.22.27
Для цитирования: Пустовитенко Б.Г., Калинюк И.В. Очаговые параметры землетрясений Крымско-Черноморского региона // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - С. 299-310. 10.35540/1818-6254.2019.22.27
Исходные данные. Динамические параметры очагов землетрясений Крымско-Черноморского региона за 2013 год восстановлены для 12 событий с энергетическими классами КП=7.0-10.1, произошедших в различных частях региона (рис. 1). Для трех из пяти наиболее сильных (КП=9.8-10.1) толчков получено решение механизма очагов.
для которых определены динамические параметры очагов
1 - энергетический класс КП [1]; 2 - глубина очага Ь, км; 3 - сейсмическая станция; 4 - граница района; 5 - населенный пункт; цифры рядом с эпицентрами - порядковые номера землетрясений в табл. 1.
Наибольшее количество изученных землетрясений (по четыресобытия), относится к Ялтинской и Керченско-Анапской зонам региона (районы № 2 и № 5), три - к Севастопольской (район № 1) и одно - к Феодосийско-Судакской (район № 4).
Для анализа выбраны наиболее значимые сейсмические события года с А"П>9.5 и добавлены более слабые толчки из районов № 1 и № 4 для пополнения статистики по очаговым параметрам землетрясений слабо изученных территорий. Основные параметры отобранных для восстановления очаговых параметров землетрясений приведены в табл. 1 по работе [2].
Таблица 1. Основные параметры землетрясений Крымско-Черноморского региона за 2013 г., для которых определены очаговые параметры
№ Дата, 0 Эпицентр h, Магнитуда Кп Район
д м ч мин с Ф°, N Х°, E км П1Ъ Mw/n MLwsg
(табл. 5)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 11.01 23 49 37.3 44.22 33.13 13 2.5/1 7.8 Севастопольский (№ 1)
2 23.02 19 38 27.5 44.25 33.95 27 2.0/1 7.0 Севастопольский (№ 1)
3 11.03 04 57 19.4 44.61 37.63 17 3.4 3.5/5 3.3 9.8 Керченско-Анапский (№ 5)
4 13.04 00 42 05.2 44.64 35.15 22 2.6/4 7.3 Судакско-Феодосийский (№ 4)
5 19.04 12 58 14.7 44.55 36.95 14 3.1/2 2.9 9.5 Керченско-Анапский (№ 5)
6 01.05 01 44 10.6 44.64 36.60 11 3.5 3.8/4 3.3 10.1 Керченско-Анапский (№ 5)
7 07.06 07 05 02.2 44.59 36.37 27 3.7 3.5/7 3.2 9.8 Керченско-Анапский (№ 5)
8 19.09 05 38 08.2 44.45 34.30 19 2.7/2 8.0 Ялтинский (№ 2)
9 15.10 03 35 42.3 44.53 34.35 7 3.2 3.7/3 3.3 10.1 Ялтинский (№ 2)
10 15.10 03 37 03.1 44.54 34.33 8 3.0/5 2.6 9.0 Ялтинский (№ 2)
11 09.12 01 05 00.2 44.49 34.34 17 3.5/4 9.8 Ялтинский (№ 2)
12 11.12 08 14 17.3 44.53 33.78 10 2.6/1 7.5 Севастопольский (№ 1)
Примечание. Параметры землетрясений в графах 2-7, 9-11 соответствуют таковым в [2]; значения Ыш/п - из табл. 5.
Для решения механизмов очагов наиболее сильных землетрясений (№№ 6, 9, 11 по табл. 1) использованы записи продольных Р-волн по станциям Крымской сети и данные о знаках первых вступлений Р-волн, приведенные в международных сейсмологических агентствах [3-5]. Углы выхода сейсмических волн определены для удаленных станций по годографу «ak135» [6], а для близких - по региональному годографу [7]. Ранее полученное по оперативным данным решение механизма очага землетрясения № 9 за 15 октября [8] при подготовке настоящей статьи было пересмотрено с учетом дополнительно собранных сейсмограмм по ближайшим к Крыму сейсмическим станциям и вновь появившейся информации по международной сети станций.
Для расчета амплитудных спектров и восстановления динамических параметров очагов использованы 63 цифровые записи объемных Р- и 5-волн на станциях «Алушта» (ALU), «Севастополь» (SEV), «Симферополь» (SIM), «Судак» (SDK) и «Ялта» (YAL), для которых в 2013 г. надежно определены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) сейсмографов. На рис. 2 дан пример АЧХ сейсмометрических каналов MI17 и MI20 [9], соответственно, на станциях «Симферополь» и «Ялта», рассчитанных генераторным методом с помощью платформы.
Общая статистика использованного материала по станциям представлена в табл. 2.
Таблица 2. Статистика использованного материала
Станции % участия станций Количество спектров Количество записей объемных волн
Р 5
Алушта 33 11 3 8
Севастополь 75 17 17
Симферополь 50 15 5 10
Судак 58 19 5 14
Ялта 8 1 1 0
Рис. 2. Амплитудно-частотные характеристики сейсмографов на сейсмических станциях «Симферополь» (а) и «Ялта» (б) в 2013 г.
Наибольшее количество спектров получено по записям станций «Севастополь» и «Судак». Процент участия этих же станций в общей оценке динамических параметров отдельных землетрясений также наибольший, соответственно 75% и 58%. В большинстве случаев станционные определения очаговых параметров получены по полному вектору колебаний 5- волны.
Механизм очагов землетрясений. Решения механизмов трех очагов в табл. 3 получены с использованием теории дислокации [10] по стандартной методике в рамках двойного диполя [11].
Таблица 3. Параметры механизмов очагов землетрясений 2013 г.
Дата, Ю, Ь, Магнитуды Кп Оси главных напряжений Нодальные плоскости Ис-
д м ч мин с км Мп? ть (М5Н) Т N Р ДР1 ДР2 точ-
РЬ лгм РЬ лгм РЬ лгм 5ТК ВР 5Ь1Р 5ТК ВР 5Ь1Р ник
01.05 01 44 10.6 11 3.8 4.0 (3.3) 10.1 8 109 25 203 64 3 40 58 -60 173 43 -128 [12]
15.10 03 35 42.3 7 3.6 3.6 (3.3) 10.1 72 350 15 200 8 108 31 55 109 181 38 64 [12]
09.12 01 05 00.2 17 3.4 (3.3) 9.8 72 350 16 201 9 108 32 56 109 180 39 65 [12]
В соответствии с полученными решениями (табл. 3, рис. 3), землетрясение 1 мая (№№ 6 по табл. 1) произошло в восточной части региона под действием горизонтальных (РЬР=8°) напряжений растяжения, ориентированных близширотно (ЛZMp=109o), и близвертикальных (РЬТ=62°) напряжений сжатия. Тип подвижки в очаге - сдвиго-сброс, с преобладанием сбросовой компоненты над сдвиговой (табл. 3, рис. 3 а). Первая плоскость разрыва ДР1 имела диагональную ориентацию (5ТКДР1=40°) с наклонным (ВРДР1=58°) падением на юго-восток, а другая плоскость ДР2 - близмеридиональную (5ТКДР2=173°), с пологим (ВРДР2=43°) падением на запад.
Рис. 3. Диаграммы механизмов очагов землетрясений за 2013 г. в проекции нижней полусферы: 1 мая в 01ь44™ (а), 15 октября в 03ь35™ (б) и 9 декабря в 01ь05т (в)
1 - нодальные линии; 2, 3 - оси главных напряжений сжатия и растяжения соответственно; зачернена область волн сжатия.
{ \ - 1 • -2 о -3
Два других землетрясений, 15 октября и 9 декабря, произошли в центральной части региона под действием горизонтальных (РЬр=8° и 9°) напряжений сжатия, ориентированных близширотно. Тип подвижки в очагах - взброс (рис. 3 б, в). Механизмы этих очагов идентичны по всем параметрам (табл. 3).
По параметрам механизма очагов определены поправки за направленность излучения из очага на станцию регистрации (табл. 4), которые далее использованы при оценке сейсмического момента М0 для этих землетрясений.
Таблица 4. Значения станционных поправок Аёф для землетрясений №№ 6, 9, 11 за 2013 г.
Дата Станция Б1М БЕУ БШи УЛЬ
(№ землетрясения) Тип волны Р 5 5 5 Р
01.05.2013 (№ 6) К<д Ф 0.07 0.24 0.32 0.12
15.10.2013 (№ 9) К<д ф 0.12 0.52 0.25
09.12.2013 (№ 11) Квф 0.14 0.50 0.32 0.7
Примечание: № землетрясения по табл. 1.
Методика обработки и интерпретация амплитудных спектров. Для анализа отобраны записи сейсмических колебаний по станциям с надежными амплитудно-частотными характеристиками приборов и только с четкими фазами объемных Р- и 5-волн, не осложненные микросейсмическим шумом. Пример такой записи дан на рис. 4.
Рис. 4. Сейсмограмма землетрясения 1 мая 2013 г. с #П=10.1 (№ 6 из табл. 1),
станция «Симферополь»
Амплитудные спектры 5-волн рассчитывались по обеим горизонтальным составляющим (Ы-Б) и (Е-Ш), вычислялся полный вектор колебаний, а Р-волн - по вертикальной (2). Исключением является использование только одной компоненты (Ы-Б) сейсмограммы на станции «Севастополь» землетрясения 11 декабря, произошедшего на эпицентральном расстоянии 8 км. Относительная длительность т исследуемого участка записи принята равной интервалу времени от вступления Р- и 5-волн до времени спада максимальных колебаний Ашах на уровень 1/3 Ашах [13]. Спектры рассчитаны стандартным методом быстрого преобразования Фурье. Интерпретация спектров выполнена в рамках дислокационной модели Брюна (ю-2) [14].
В модели Брюна [14] амплитудный спектр объемной волны характеризуется тремя основными параметрами: спектральной плотностью 00 (х, / в длиннопериодной части (при /^0), угловой частотой /0(ш 0) и углом наклона у~-2. Спектральная плотность О0 пропорциональна скалярному сейсмическому моменту М0, а угловая частота /0 прямо связана с размером дислокации г0. Амплитудные спектры записей землетрясений Крыма за 2013 г. уверенно аппроксимируются двумя прямыми: в длиннопериодной части спектра - прямой, параллельной оси частот, в области коротких периодов - наклонной прямой с угловым коэффициентом у~-2 (рис. 5), что соответствует выбранной теоретической модели.
11 января в 23ь49т37.35
10 10 10 10
Т^ОО^ С55
23 февраля в 19п38т27.55 (№ 2)
10 10 Ьст™! п /I Э
11 марта в 04"57т19.4 (№ 3)
10 10 10
13 апреля в 00ь42т05.25 (№ 4)
19 апреля в 12ь58т14.75 (№ 5)
1 мая в 0Г44т10.65 (№ 6)
10 10
7 июня в 07ь05т02.25 (№ 7)
10 • 10" 10 10 10 10
19 сентября в 05ь38т08.25 15 октября в 03ь35т42.35
(№ 8) (№ 9)
15 октября в 03ь37ш03.15 9 декабря в 01ь05ш00.25 11 декабря в 08ь14ш17.35
(№ 10) (№ 11) (№ 12)
Рис. 5. Примеры амплитудных спектров объемных сейсмических волн землетрясений Крыма за 2013 г. по записям региональных цифровых сейсмических станций и их аппроксимация в рамках теоретической модели Брюна (номера и даты землетрясений соответствуют таковым в табл. 1)
Расчет динамических параметров. Интерпретация амплитудных спектров и расчет динамических параметров очага по основным характеристикам спектра (спектральной плотности О0 и угловой частоте /0) не изменились по сравнению с [13, 15-17]. Переход от станционного спектра к спектру источника и учет факторов, влияющих на характер записи объемных волн, осуществлялся согласно методическим рекомендациям в [13, 18].
Для землетрясений 1 мая, 15 октября и 9 декабря при расчете сейсмического момента использована поправка за направленность излучения Реф из табл. 4, для остальных принято среднее ЯеФ =0.4 [8].
С использованием формул из работ [14, 18-20] определены динамические параметры очагов: сейсмический момент М0, радиус круговой дислокации г0, сброшенное напряжение Ас, величина деформации сдвига в, кажущееся напряжение по, величина радиационного трения Дог, средняя подвижка по разрыву и (или величина дислокации) и моментная магни-туда Ыш (табл. 5). Моментная магнитуда рассчитана по индивидуальным оценкам сейсмических моментов М0 (выраженных в дин-см) с использованием формулы Канамори [20]. Большинство динамических параметров получено по группе независимых станционных определений. Только для трех слабых сейсмических толчков Севастопольского района динамические параметры рассчитаны по записям 5-волны на ближайшей к очагам станции «Севастополь».
Осреднение станционных динамических параметров (кроме радиационного трения Дог) и вычисление их стандартных отклонений проведены, как и прежде, с учетом логнормального закона распределения величин [13]. Станционные значения Дог получились знакопеременными, потому их среднее значение вычислено по среднегеометрическим для данного очага напряжениям Ас и по по формуле:
Дог=1/2Ас-по [19].
Среднее значение моментной магнитуды Ыш определено как среднее арифметическое с соответствующей погрешностью. Результаты расчета станционных и средних для землетрясения динамических параметров представлены в табл. 5. Для каждой станции указаны эпицен-тральное расстояние Д км, тип использованной волны (Р, 5) и составляющая записи, где (Ы+Е) - полный вектор колебаний.
Таблица 5. Спектральные и динамические параметры очагов землетрясений Крыма за 2013 г.
Станция Составляющая А, км 00-10Л мс /0, Гц М0-1013, И-м Г0, км Ас-105, Па е-10-6 м-10-2, м По-105, Па Асг-105, Па Ыш
Землетрясение (№ 1) 11 января; Г0=23ь49т37.33; ф=44.22°; Х=33.13°; h=13 км; КП=7.8
БЕУ Ы+Е 57 0.032 3.2 0.63 0.40 0.45 1.49 0.04 0.75 -0.53 2.5
Землетрясение (№ 2) 23 февраля; /0=19ь38т27.513; ф=44.253°; Х=33.95°; h=27 км; КП=7.0
БЕУ Ы+Е 39 0.052 4.0 0.11 0.35 0.11 0.38 0.01 1.04 -0.99 2.0
Землетрясение (№ 3) 11 марта; г0 =04ь57т19.45; ф=44.61°; Х=37.63°; h=17 км; КП=9.8
БШи 1 210 0.08 1.91 34.8 0.97 1.67 5.56 0.39 0.86 0.03 3.63
Биои Ы+Е 210 0.1 1.45 91.5 0.92 5.06 16.9 1.14 0.38 2.2 3.9
Б1Ы Ы+Е 280 0.3 1.42 16.7 0.94 0.87 2.89 0.20 1.8 -1.37 3.42
дьи 1 255 0.023 2.7 10.1 0.86 0.69 2.31 0.14 2.96 -2.62 3.27
льи Ы+Е 255 0.26 1.5 21.9 0.89 1.34 4.47 0.29 1.37 -0.7 3.5
Б 25.9 0.92 1.47 4.89 0.32 1.19 -0.36 3.54
5Б 0.16 0.01 0.15 0.15 0.16 0.15 0.17
Землетрясение (№ 4) 13 апреля; Г0=00ь42т05.25; ф=44.64°; Х=35.15°; h=22 км; КП=7.3
Биои 1 30 0.02 3.6 1.23 0.65 0.20 0.66 0.03 0.19 -0.09 2.66
Биои Ы+Е 30 0.14 2.7 1.67 0.50 0.60 2.0 0.07 0.14 0.15 2.75
дьи 1 59 0.006 5.1 0.73 0.46 0.34 1.13 0.04 0.32 -0.15 2.52
льи Ы+Е 59 0.042 3.0 1.06 0.45 0.52 1.73 0.06 0.22 0.03 2.62
Б 1.12 0.50 0.38 1.27 0.07 0.12 0.07 2.63
5Б 0.07 0.04 0.10 0.10 0.14 0.07 0.08
Землетрясение (№ 5) 19 апреля; /0=12ь58т14.75; ф=44.55°; Х=36.95°; h=14 км; КП=9.5
Биои 1 159 0.01 5.9 3.3 0.39 2.35 7.84 0.22 4.55 -3.38 2.95
Биои Ы+Е 159 0.21 2.3 11.2 0.55 2.93 9.76 0.39 1.35 0.12 3.3
Б 6.08 0.46 2.62 8.75 0.29 2.48 -0.17 3.12
5Б 0.27 0.07 0.05 0.05 0.12 0.24 0.17
Землетрясение (№ 6) 1 мая; /0=01ь44т10.65; ф=44.63°; Х=36.60°; h=11 км; КП=10.1
Биои Ы+Е 129 1.1 1.7 59.0 0.74 6.25 24.1 1.13 2.41 0.71 3.78
БЕУ Ы+Е 231 0.29 1.8 38.5 0.70 4.84 16.1 0.83 3.7 -1.27 3.66
Б1Ы 1 199 0.05 3.0 58.9 0.78 5.52 18.4 1.04 2.41 -0.35 3.78
удь 1 194 0.08 2.8 88.6 0.83 6.75 22.5 1.36 1.6 1.77 3.9
Б 58.68 0.76 5.79 20.0 1.07 2.42 0.48 3.78
5Б 0.07 0.02 0.03 0.04 0.04 0.07 0.03
Землетрясение (№ 7) 7 июня; /0=07ь05т02.25; ф=44.59°; Х=36.37°; h=27 км; КП=9.8
Биои 1 114 0.2 4.0 55.8 0.61 10.5 35.1 1.57 0.54 4.72 3.77
Биои Ы+Е 114 0.94 2.05 50.1 0.69 6.7 22.2 1.11 0.6 2.73 3.74
Б1Ы 1 183 0.1 3.2 22.3 0.77 2.15 7.16 0.4 1.35 -0.27 3.5
Б1Ы Ы+Е 183 0.23 2.0 9.8 0.71 1.21 4.02 0.21 3.07 -2.47 3.26
БЕУ Ы+Е 213 0.14 2.2 13.9 0.64 2.29 7.62 0.36 2.16 -1.01 3.37
дьи 1 156 0.06 4.0 15.2 0.61 2.87 9.58 0.43 1.97 -0.53 3.39
льи Ы+Е 156 0.18 2.2 8.72 0.64 1.43 4.78 0.22 3.44 -2.72 3.23
Б 19.6 0.67 2.90 9.66 0.47 1.53 -0.08 3.47
5Б 0.12 0.01 0.13 0.13 0.13 0.12 0.17
Землетрясение (№ 8) 19 сентября; /0=05ь38т08.25; ф=44.45°; Х=34.30°; h=19 км; КП=8.0
БЕУ Ы+Е 50 0.078 2.7 1.63 0.50 0.58 1.94 0.07 0.58 -0.29 2.74
дьи Ы+Е 27 0.114 2.4 1.24 0.56 0.31 1.04 0.04 0.76 -0.61 2.67
Б 1.42 0.53 0.42 1.42 0.05 0.66 -0.45 2.7
5Б 0.06 0.02 0.14 0.14 0.12 0.06 0.04
Землетрясение (№ 9) 15 октября; Г0=03ь35т42.35; ф=44.53°; Х=34.35°; h=7 км; КП=10.1
БЕУ Ы+Е 53 1.8 1.5 55.3 0.87 3.7 12.3 0.78 2.57 -0.7 3.77
Б1Ы 1 50 0.1 3.7 30.2 0.60 5.2 20.0 0.88 4.7 -1.69 3.56
Б1Ы Ы+Е 50 2.7 1.60 37.4 0.81 3.03 10.1 0.6 3.8 -2.28 3.65
Б 39.68 0.75 3.88 13.5 0.74 3.58 -1.64 3.66
5Б 0.08 0.05 0.07 0.09 0.05 0.08 0.05
Станция Составляющая А, км а-10-6, мс /0, Гц Ы0-1013, И-м г0, км Ас-105, Па е-10-6 м-10-2, м По-105, Па Асг-105, Па Ыш
Землетрясение (№ 10) 15 октября; ¿0=03ь37т03.15; ф=44.53°; Х=34.33°; Л=8 км; КП=9.0
БШи 1 65 0.04 4.70 3.73 0.44 1.97 6.56 0.21 1.43 -0.45 2.98
БШи Ы+Е 65 0.59 2.1 8.92 0.53 2.59 8.64 0.33 0.6 0.7 3.24
БЕУ Ы+Е 51 0.35 2.0 4.14 0.56 1.04 3.47 0.14 1.29 -0.77 3.0
Б1М 1 49 0.08 3.0 2.92 0.68 0.4 1.34 0.06 1.83 -1.63 2.91
Б1М Ы+Е 49 0.5 1.75 3.59 0.68 0.5 1.66 0.08 1.49 -1.24 2.97
Б 4.28 0.57 1.01 3.37 0.14 1.25 0.74 3.02
5Б 0.08 0.04 0.16 0.16 0.13 0.08 0.07
Землетрясение (№ 11) 9 декабря; ¿0=01ь05т00.25; ф=44.49°; Х=34.34°; Л=17 км; КП=9.8
Б1М 1 49 0.12 2.8 20.3 0.83 1.55 5.15 0.31 4.16 -3.39 3.47
Б1М Ы+Е 49 1.44 1.65 13.0 0.81 1.06 3.54 0.21 6.48 -5.95 3.35
БЕУ Ы+Е 51 1.37 1.62 38.0 0.84 2.83 9.42 0.57 2.25 -0.8 3.66
БШи Ы+Е 65 1.49 1.65 23.4 0.81 1.90 6.35 0.37 3.62 -2.67 3.52
Б 22.00 0.82 1.72 5.75 0.34 3.85 -3.04 3.50
5Б 0.1 0.004 0.09 0.09 0.09 0.09 0.08
Землетрясение (№ 12) 11 декабря; /0=08ь14т17.33; ф=44.53°; Х=33.78°; Л=10 км; КП=7.5
БЕУ Ы 8 0.22 3.3 0.97 0.38 0.75 2.5 0.07 0.35 0.03 2.6
Обсуждение результатов. Для большинства землетрясений Крымско-Черноморского региона за 2013 г. получено удовлетворительное согласие между собой индивидуальных станционных определений динамических параметров очагов при стандартном отклонении менее 55<0.1 (табл. 6). При этом разброс значений моментных магнитуд Ыш не превысил погрешности ±0.1. Наилучшая сходимость результатов по группе станций (55<0.1) отмечена для очаговых параметров с известным механизмом очагов (№№ 6, 9, 11). Для двух из этих землетрясений одинакового энергетического уровня (КП=10.1), произошедших на разных глубинах и в разных сейсмотектонических условиях, получены наибольшие значения сейсмического момента М0, сброшенного напряжения Ас, величины деформации сдвига в, средней подвижки по разрыву и и моментной магнитуды Ыш. Наибольшие значения радиуса круговой дислокации г0 получены для очагов землетрясений 11 марта и 9 декабря с КП=9.8 (№ 3 и № 11), произошедших в восточной и центральной частях региона на глубине Ь=П км. При этом сброшенное напряжение и деформация сдвига в обоих случаях оказались примерно в два раза ниже, чем для землетрясения № 7 такого же энергетического уровня, возникшего 7 июня на глубине Л=27 км. В целом можно отметить увеличение значений всех динамических параметров (кроме радиационного трения) с ростом энергии землетрясений и глубины очага.
Проведем сравнение полученных в 2013 г. динамических параметров очагов со средними их долговременными величинами (рис. 6). Сравнение, как и в предыдущие годы [15-17], проведено только для сейсмического момента Ы0, и радиуса круговой дислокации г0, с использованием их зависимостей от энергии землетрясений Ы0 (КП) и г0 (КП) для аналоговых сейсмических станций [21]:
Ы0=0.645(±0.027) КП+8.142 (±0.271), р=0.99; ^ Г0=0.112(±0.011) Кп-1.293 (±0.107), р=0.93.
Прежде всего можно отметить, что все средние значения Ы0 и г0 по группе станций удовлетворяют долговременным зависимостям Ы0(КП), г0(КП), находясь в пределах их доверительных областей (рис. 6). Исключение составляет только Ы0 для самого слабого землетрясения 23 февраля (№ 2) с КП=7.0, восстановленного по записи поперечных волн одной станции «Севастополь» (рис. 6, а). Вместе с тем, для большинства землетрясений 2013 г. значения отклонений 5Ы0 относительно долговременной зависимости имеют отрицательные значения (рис. 6, а), а радиусов круговой дислокации г0- положительные (рис. 6, б). Для наиболее сильных землетрясений с известным механизмом очагов введение поправки Р0ф приводило к хорошей внутренней сходимости станционных определений скалярного сейсмического момента по группе станций и минимизировало отклонения Ы0 от регрессии Ы0 (КП), по сравнению с прежними определениями [8].
Рис. 6. Сравнение динамических параметров очагов землетрясений Крымско-Черноморского региона за 2013 г.: сейсмического момента М0 (а) и радиуса круговой дислокации г0(б) с долговременными
зависимостями М0 (КП) и г0 (КП) в [21]
1 - экспериментальные значения за 2013 г.; 2 - значения для землетрясений с известными механизмами очагов; Прямые линии - долговременные зависимости М0 (КП) и г0 КП); пунктир - доверительные области на уровне 0.95.
Следует отметить, что распределения очаговых параметров М0 и г0 относительно долговременных зависимостей М0 (Кп), г0 (КП) в 2013 г. аналогичны таковым за 2009-2010 гг. [15, 16] и не соответствуют за 2011-2012 гг. [17, 22]. Одной из причин таких различий могут быть пространственно-временные флуктуации значений М0 и г0 в регионе, ранее отмеченные в период аналоговой регистрации [13].
Литература
1. Пустовитенко Б.Г., Кульчицкий В.Е. Об энергетической оценке землетрясений Крымско-Черноморского региона // Магнитуда и энергетическая классификация землетрясений. Т. 2. - М.: ИФЗ АН СССР, 1974. - С. 113-125.
2. Козиненко Н.М., Свидлова В.А., Сыкчина З.Н. (отв. сост.). Каталог землетрясений Крымско-Черноморского региона в 2013 г. // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - Приложение на CD_ROM.
3. Козиненко Н.М., Свидлова В.А., Сыкчина З.Н. (отв. сост.); Антонюк Г.П., Антонюк В.А., Курьянова И.В., Лукьянова Ж.Н., Подвинцев В.А., Росляков А.В. (сост.). Каталог и подробные данные о землетрясениях Крымско-Черноморского региона за 2013 г. // Сейсмологический бюллетень Украины за 2013 год. - Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2014. - C. 61-91.
4. International Seismological Centre, Thatcham, Berkshire, United Kingdom, 2015 [Сайт]. - URL: http://www.isc.ac.uk/iscbulletin/search/buUetin/
5. Сейсмологический бюллетень (сеть телесейсмических станций), 2013 // ФИЦ ЕГС РАН [Сайт]. -URL: ftp://ftp.gsras.ru/pub/Teleseismic bulletin/2013
6. Kennet B.L.N. Seismological Tables: ak135 // Research School of earth Sciences Australian national University. - Australia, Canberra, ACT0200. - 2005. - 80 p.
7. Кульчицкий В.Е., Сафонова Г.П., Свидлова В.А. Годографы сейсмических волн Крымско-Черноморских землетрясений // Сейсмологический бюллетень Западной территориальной зоны ЕССН СССР (Крым-Карпаты) за 1983 г.- Киев: Наукова думка, 1986. - С. 94-103.
8. Пустовитенко Б.Г., Мержей Е.А., Пустовитенко А.А., Калинюк И.В. Очаговые параметры землетрясений Крыма 2013 года // Сейсмологический бюллетень Украины за 2013 г. Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ Гидрофизика», 2014. - С. 12-21.
9. Панков Ф.Н. (отв. сост.). Сейсмические станции Крымско-Черноморского региона в 2013 г. // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - Приложение на CD_ROM.
10. Введенская А.В. Исследование напряжений и разрывов в очагах землетрясений при помощи теории дислокации. - Москва: Наука, 1969.- 260 с.
11. Балакина Л.А., Введенская А.В., Голубева Н.В., Мишарина Л.А., Широкова Е.И. Поле упругих напряжений Земли и механизм очагов землетрясений. - Москва: Наука,1972. - 198 с.
12. Пустовитенко Б.Г. (отв. сост.). Каталог механизмов очагов землетрясений Крымско-Черноморского региона за 2013 г. // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 22 (2013 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2019. - Приложение на CD_ROM.
13. Пустовитенко Б. Г., Пантелеева Т. А. Спектральные и очаговые параметры землетрясений Крыма. - Киев: Наукова думка, 1990. - 251 c.
14. Brune I.V. Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes // J. Geophys. Res.-1970. - 75. - N 26. - P. 4997-5009.
15. Пустовитенко Б.Г., Калинюк И.В., Мержей Е.А., Пустовитенко А.А. Очаговые параметры землетрясений Крыма // Землетрясения Северной Евразии, 2009 год. - Обнинск: ГС РАН, 2015. -С. 262-271.
16. Пустовитенко Б.Г., Калинюк И.В., Мержей Е.А. Динамические параметры очагов землетрясений Крымско-Черноморского региона // Землетрясения Северной Евразии, 2010 год. - Обнинск: ГС РАН, 2016. - С. 296-304.
17. Пустовитенко Б.Г., Калинюк И.В., Пустовитенко А.А. Очаговые параметры землетрясений Крымско-Черноморского региона, 2011 г.// Землетрясения Северной Евразии, 2011 год. - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2017. - С. 282-293.
18. Аптекман Ж.Я., Белавина Ю.Ф., Захарова А.И., Зобин В.М., Коган С.Я., Корчагина О.А., Москвина А.Г., Поликарпова Л.А., Чепкунас Л.С. Спектры Р-волн в задаче определения динамических параметров очагов землетрясений. Переход от станционного спектра к очаговому и расчет динамических параметров очага // Вулканология и сейсмология. -1989.- № 2. - C. 66-79.
19. Костров Б. Механика очага тектонического землетрясения. - М.: Наука, 1975. - 179 с.
20. Hanks T., Kanamori H. A moment magnitude scale // J. Geophys. Res. - 1979. - 84. - № 35. -P. 2348-2350.
21. Пустовитенко Б.Г., Пустовитенко А.А., Капитанова С.А., Поречнова Е.И. Пространственные особенности очаговых параметров землетрясений Крыма // Сейсмичность Северной Евразии. Материалы Международной конференции. - Обнинск: ГС РАН, 2008. - С. 238-242.
22. Пустовитенко Б.Г., Калинюк И.В., Пустовитенко А.А. Очаговые параметры землетрясений Крымско-Черноморского региона - 2012 // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 21 (2012 г.). -Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. - С. 286-293.
METADATA IN ENGLISH
SOURCE PARAMETERS of CRIMEAN-BLACK SEA REGION EARTHQUAKES
B.G. Pustovitenko, I. V. Kalinyuk
Institute of Seismology and Geodynamics FSAEI HE «Of the V. I. Vemadsky Crimean Federal University», Simferopol, Russia, bpustovitenko@mail.ru
Abstract. The source dynamic parameters of 12 earthquakes in Crimea with energy classes ^=7.0-10.1 have been restored by 63 amplitude spectra of P and S body waves registered by a group of regional seismic stations of the Crimea. For three strongest earthquakes: May 1, October 15 and December 9, the solution of focal mechanism has been obtained and the direction of radiation from the source at the registration station has been determined to take into account in calculation of the scalar seismic moment. For these earthquakes, the best convergence of station definitions of all source dynamic parameters has been obtained. The average values of seismic moments and radii of circular dislocation within the experimental error of their determination satisfy the average long-term dependencies of the parameters on the energy level of earthquakes obtained previously by analog records.
Keywords: amplitude spectrum, source mechanism, Bruna model, seismic moment, dislocation radius, stress drop, apparent voltage, rupture displacement, radiation friction, moment magnitude.
DOI: 10.35540/1818-6254.2019.22.27
For citation: Pustovitenko B.G., & Kalinyuk I.V. (2019). Source parameters of Crimean-Black Sea Region Earthquakes. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22 (2013), 299-310. (In Russ.). doi: 10.35540/1818-6254.2019.22.27
References
1. Pustovitenko, B.G., & Kul'chickij, V£. (1974). Ob energeticheskoj ocenke zemletryasenij Krymsko-Chernomorskogo regiona. Magnituda i energeticheskaya klassifikaciya zemletryasenij [On the energy assessment of the earthquakes of the Crimean Black Sea region. Magnitude and energy classification of earthquakes]. Moskow: IEP AS USSR Publ., Pt. 2, 113-125.
2. Kozinenko, N.M., Svidlova, V.A., & Sykchina, Z.N. (2019). Catalog of the earthquakes of the Crimean Black Sea region in 2013. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), Appendix on CD. (In Russ.).
3. Kozinenko, N.M., Svidlova, V.A., Sykchina, Z.N., Antonyuk, G.P., Antonyuk, V.A., Kur'yanova, I.V., Luk'yanova, Z.N., Podvincev, V.A., & Roslyakov, A.V. (2014). [Catalog and detailed data on the earthquakes of the Crimean-Black Sea region for 2013]. In Sejsmologycheskyj byulleten' Ukrayny za 2013 god [Ukraine seismological bulletin for 2013] (pp. 61-91). Sevastopol: NpC «ECOSY-Hydrophysica» Publ. (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. GS RAS, Bulletin of Teleseismic Stations. (2019). Retrieved from ftp://ftp.gsras.ru/pub/Teleseismic bulletin/2013/
6. Kennet, B.L.N. (2005). Seismological Tables: ak135//Research School of earth Sciences Australian national University. Australia, Canberra, ACT0200, 80.
7. Kul'chickij, V£., Safonova, G.P., & Svidlova, V.A. (1986). [Hodographs of seismic waves of the Crimean-Black Sea earthquakes]. In Sejsmologicheskij byulleten' Zapadnoj territorial'noj zony ЕSSN SSSR (Krym-Karpaty) za 1983 g. [Seismological bulletin of the Western territorial zone ESSN USSR (Crimea-Carpathians) for 1983] (pp. 94-103). Kiev: Naukova Dumka Publ. (In Russ.).
8. Pustovitenko, B.G., Merzhej, Е.A., Pustovitenko, A. A., & Kalinyuk, I. V. (2014). [Focal parameters of the earthquakes of the Crimea in 2013]. In Sejsmologycheskyj byulleten' Ukrayny za 2013 god [Ukraine seismological bulletin for 2013] (pp. 12-21). Sevastopol: NPC «ECOSY-Hydrophysica» Publ. (In Russ.).
9. Pankov, F.N. (2019). Seismic stations of the Crimean Black Sea region in 2013. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), Appendix on CD. (In Russ.).
10. Vvedenskaya, A.V. (1969). Issledovanie napryazhenij i razryvov v ochagah zemletryasenij pri pomoshchi teorii dislokacii [Investigation of stresses and ruptures in earthquake foci using dislocation theory]. Moscow: Nauka Publ., 260 p.
11. Balakina, L.A., Vvedenskaya, A.V., Golubeva, N.V., Misharina, L.A., & Shirokova, Е.I. (1972). Pole up-rugih napryazhenij Zemli i mekhanizm ochagov zemletryasenij [The field of elastic stress of the Earth and the mechanism of earthquake foci]. Moscow: Nauka Publ., 198 p.
12. Pustovitenko, B.G. (2019). Catalog of Earthquake Focal Mechanisms of the Crimean Black Sea Region for 2013. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 22(2013), Appendix on CD. (In Russ.).
13. Pustovitenko, B.G., & Panteleeva, T.A. (1990). Spektral'nye i ochagovyeparametry zemletryasenij Kryma. [Crimea earthquakes Spectral and focal parameters]. Kiev: Naukova Dumka Publ., 251 p.
14. Brune, J.N. (1970). Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes. Journal of geophysical research, 75(26), 4997-5009.
15. Pustovitenko, B.G., Kalinyuk, I.V., Merzhej, Е.A., & Pustovitenko, A.A. (2015). [Focal parameters of the earthquakes of the Crimea]. In Zemletryaseniia Severnoj Evrazii, 2009 [Earthquakes in Northern Eurasia,
2009] (pp. 262-271). Obninsk: GS RAS Publ. (In Russ.).
16. Pustovitenko, B.G., Kalinyuk, I.V., & Merzhej, Е.A. (2016). [Dynamic parameters of earthquake foci of the Crimean Black Sea region]. In Zemletryaseniia Severnoj Evrazii, 2010 [Earthquakes in Northern Eurasia,
2010] (pp. 296-304). Obninsk: GS RAS Publ. (In Russ.).
17. Pustovitenko, B.G., Kalinyuk, I.V., & Pustovitenko, A.A. (2017). [Focal parameters of earthquakes in the Crimean Black Sea region, 2011]. In Zemletryaseniia Severnoj Evrazii, 2011 god [Earthquakes in Northern Eurasia, 2011] (pp. 282-293). Obninsk: FRC GGS RAS Publ. (In Russ.).
18. Aptekman, Zh.Ya., Belavina, Yu.F., Zaharova, A.I., Zobin, V.M., Kogan, S.YA., Korchagina, O.A., Mosk-vina, A.G., Polikarpova, L.A., & Chepkunas, L.S. (1989). [P-wave spectra in the problem of determining the dynamic parameters of earthquake foci. Transition from station spectrum to focal and calculation of dynamic parameters of the sources]. Vulkanologiya i sejsmologiya [Journal of Volcanology and Seismology], 2, 66-79. (In Russ.).
19. Kostrov, B.V. (1975). Mekhanika ochaga tektonicheskogo zemletryaseniya [Tectonic earthquake source mechanics]. Moskow: Nauka Publ., 179 p.
20. Hanks, T.C., & Kanamori, H. (1979). A moment magnitude scale. Journal ofGeophysical Research: Solid Earth, 84 (B5), 2348-2350.
21. Pustovitenko, B.G., Pustovitenko, A.A., Kapitanova, S.A., & Porechnova, Е.I. (2008). [Spatial features of the focal parameters of the earthquakes of the Crimea]. In Sejsmichnost' Severnoj Еvrazii. Materialy Mezhdunarodnoj konferencii [Seismicity of Northern Eurasia. Proceedings of the International Conference] (pp. 238-242). Obninsk: GS RAS Publ. (In Russ.).
22. Pustovitenko, B.G., Kalinyuk, I.V., & Pustovitenko, A.A. (2017). Focal parameters of earthquakes in the Crimean Black Sea region. Zemletriaseniia Severnoi Evrazii [Earthquakes in Northern Eurasia], 21 (2012), 286-293. (In Russ.).
