Удинская сейсмическая активизация 2017-2019 гг. свидетельствует о пробуждении магматической системы под вулканами Большая и Малая Удина (Ключевская группа вулканов, Камчатка). В настоящее время при определении координат землетрясений этого района используется годограф на основе скоростной модели, разработанной непосредственно для Ключевского вулкана. Однако строение земной коры даже для близкорасположенных вулканических областей характеризуется значительной изменчивостью. Поэтому для детального мониторинга сейсмичности, предваряющей потенциальную активизацию Удинского вулканического комплекса, необходимо уточнение локальной модели скоростного строения среды.

В данной работе опробованы несколько скоростных моделей, взятых из литературных источников. В качестве исходных данных используются времена прихода P и S волн от землетрясений Удинской активизации на региональные сейсмические станции и станции временной сети с апертурой около 10 км, работавшей в мае-июле 2018 г. в районе Удинских вулканов. Исходя из критерия минимизации невязки расчета гипоцентров определено локальное значение отношения Vp/Vs=1.83-1.85. Выполнены расчеты гипоцентров землетрясений Удинской активизации для указанных скоростных моделей с использованием полученных оптимальных значений Vp/Vs. Обсуждаются полученные распределения землетрясений по глубине и их соответствие геологическим представлениям о строении среды под Удинскими вулканами.

Метод функций приемника, впервые предложенный более 40 лет назад получил широкое распространение в сейсмологии при решении задач восстановления глубинного скоростного строения. Он применим для создания 3D моделей на основе интерполяции результатов реконструкции скоростных разрезов, полученных по одиночным станциям.. Его суть состоит в использовании кратных и обменных волн, генерируемых на контрастных сейсмических границах. В качестве источника возбуждения используются телесейсмические события.

Разделяют два типа функций приемника - P функцию приемника (PRF) и S функцию приемника (SRF). Они отличаются по типу первой проходящей волны и, соответственно, по пути луча. Возможность рассчитать функции приемника различных типов для каждой отдельно взятой станции зависит от времени наблюдений (около 1 года для получения PRF и не менее 2-3 лет для SRF).

Традиционно, при решении обратной задачи используется совместное обращение как PRF, так и SRF для улучшения устойчивости и точности получаемой модели. Однако, из-за разных путей волн, корректность такого подхода может вызывать сомнения. Отдельным фактором, влияющим на устойчивость получаемой модели, является наличие детальных знаний о структуре приповерхностного низкоскоростного слоя. Он, несмотря на малую, в сравнении с целевой моделью, мощность, ввиду наличия резко контрастных границ генерирует обменные волн больших амплитуд. Тем самым, наблюденная трасса зашумляется, что ведет к риску ее неверной интерпретации.

Рассчитаны синтетические сейсмограммы для моделей с учетом и без учета приповерхностного слоя, проведено сравнение решений, полученных независимо по каждой из функций (PRF) и (SRF) с результатами совместной инверсии. Представлены модели строения верхней мантии по данным наблюдений на вновь установленных широкополосных сейсмических станциях вдоль квази широтного профиля в центральной части ВЕП.

Информационно-поисковая система «Galses» предназначена для работы с базой данных галсов непрерывных геофизических исследований и станций драгирования, выполненных научно-исследовательским судном (НИС) «Вулканолог» во время изучения областей проявления подводной вулканической деятельности в островных дугах и окраинных морях Тихого океана, а также восточного побережья Камчатки в период 1977-1991 гг.. Программа позволяет загружать данные в систему в различных форматах, сортировать данные по дате и географическим координатам, осуществлять поиск по широкому кругу признаков, а также экспортировать данные в формате MSExcelдля последующего использования в работе.

В настоящее время система позволяет работать с 7148 записями о местоположении судна в 11 рейсах в пределах Курильской островной дуги и 12443 записями, полученных в 13 рейсах в других районах Тихого океана.

Мощным инструментом системы является картографический модуль. Для отображения контуров суши используется набор карт открытого проекта OpenStreetMap, рельеф морского дна строится на основании оцифрованных батиметрических карт проектаGEBCO. Разработанный картографический модуль позволяет отображать на карте ход движения судна и станции драгирования, удовлетворяющие условиям поиска в заданной произвольной области и в определенном интервале времени. Оператор может экспортировать полученную карту в графический файл для последующего использования.

В текущей версии системы есть возможность просматривать данные о станциях драгирования – сведения о начале и окончании драгирования (дата, время, координаты, глубина) для 189 станций в пределах Курильской островной дуги и 44 станций в других районах Тихого океана. Для некоторых рейсов в систему уже загружены описания геологического материала, поднятого в процессе драгирования. В дальнейшем планируется расширять базу данных и функционал системы, добавляя новые массивы данных и возможности их обработки.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 18-05-00410 «Комплексные геолого-геофизические исследования подводного вулканизма центральной и южной частей Курильской островной дуги».

Представлены результаты моделирования излучения сейсмического вибратора, располагаемого на поверхности упругого полупространства. С помощью сейсмических барьеров показана возможность превращения почти всей энергии излучаемой поверхностной волны в объемные, что приводит к значительному повышению эффективности сейсмического вибратора для глобального зондирования Земли. Рассмотрены различные барьеры, отличающиеся как геометрией, так и физическими параметрами.

С помощью численного моделирования распространения различных типов поверхностных волн, распространяющихся в системе «атмосфера – ледовый покров – водный слой – морское дно» показано, что фундаментальная мода, несущая информацию о структуре морского дна, имеет локальный максимум вблизи ледового покрова. Благодаря этому возможно зондирование морских недр без использования дорогостоящих донных сейсмостанций, а только лишь с помощью приборов, устанавливаемых на поверхности дна. Процедура зондирования аналогична технологиям, применяемым на суше, за исключением некоторых частностей, например, несколько большего времени накопления сигнала. В этом случае изгибная мода, локализованная вблизи ледового покрова, является серьезной помехой. В силу того, что ее скорость меньше скорости звука в воздухе, она не излучает в атмосферу, в отличие от фундаментальной моды, излучающей боковую волну. Поэтому регистрация акустического сигнала в атмосфере над ледовым покровом может оказаться эффективнее для зондирования, чем сейсмические наблюдения, из-за более высокого отношения сигнал/шум.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №18-05-70034, Изучение волновых процессов в системе «литосфера – гидросфера – ледовый покров – атмосфера» с целью создания отечественных инновационных технологий разведки и доразведки запасов углеводородов в Арктике; и гранта Президента Российской Федерации для поддержки научных школ № НШ-5545.2018.5, Развитие методов математической и экспериментальной геофизики в задачах изучения неоднородных структур литосферы на основе анализа сейсмоакустических, тепловых и электромагнитных полей, включая разработку инновационных информационно-измерительных систем.

В работе представлены результаты численного моделирования распространения поверхностных волн. Рассмотрено влияние как локальных контрастных включений, так и особенностей рельефа (а также их совместное влияние). Обоснована необходимость учета влияния, вызванного этими особенностями в поле поверхностных волн, при использовании различных геофизических методов сейсморазведки для исследования вулканических построек и других объектов.

Интенсивность в последовательности афтершоков в литературе рассматривается: 1 - как затухающая просто по гиперболическому закону; 2 - суперпозиция этапов, затухающих по экспоненциальному закону; 3 – трёх этапов, следующих один за другим, каждый с убывающей интенсивностью: линейного, гиперболического, экспоненциального. В данной работе предложено статистическое обоснование существования более сложной последовательности этапов, следующих один за другим, практически без временного перекрытия в последовательностях афтершоков класса 11 и выше сильнейших камчатских землетрясений. Показано, что в ряде случаев последовательность таких афтершоков не может рассматриваться, как нестационарный пуассоновский поток. Соответственно, такие последовательности нельзя рассматривать и моделировать, как цепи Маркова. Более естественной, в таких случаях, оказывается точка зрения, что сейсмичность зоны субдукции, в том числе и афтершоковая является проявлением относительных движений среды, совмещающей одновременно вязкие и упругие свойства. Природа сейсмичности афтершокового процесса принципиально не отличается от сейсмичности до его начала и после завершения. Различие заключается лишь в порядке значений относительных скоростей отдельностей: фрагментов вязкоупругой среды.

 

Для определения направленности потенциально опасных глубинных процессов на п-ве Камчатка необходимо детальное представление о его глубинной структуре, что достигается развитием сейсмической сети в регионе и исследованием распределения скоростей сейсмических волн на различных глубинах.

Довольно плотная сеть сейсмических станций в районе Ключевской группы вулканов позволила исследовать методом продольной приемной функции (P-to-S) [1; 2] земную кору и верхнюю мантию до глубины 75 км вдоль двух взаимно пересекающихся профилей: Каменистая – Безымянный запад – Цирк – Ключи – Байдарная и Крестовский – Цирк – Зеленая (длиной 108 и 27 км, соответственно). Анализировались записи сильных далеких землетрясений, обратные азимуты которых соответствуют направлениям профилей. Именно удаленность используемых событий (> 2000 км) дала возможность применить в качестве зондирующего сигнала близвертикальные сейсмические импульсы. Благодаря им скоростная структура коры и самой верхней мантии исследована в непосредственной близости от пункта регистрации землетрясений – то есть без значительного искажающего сейсмического сноса, неизбежного при использовании наклонных лучей близких и региональных землетрясений. Свойственными сейсморазведке приемами (деконволюция, накопление сигнала, фильтрация), исключено влияние неоднородностей, как в районе землетрясения, так и на пути от него к району исследования. Скоростные и плотностные разрезы получены с шагом от долей километра в наиболее неоднородной верхней части модели до 2–5 км в верхней мантии.

Одной из важных проблем вулканизма островных дуг является нарушение геохимической зональности. Для Ключевской группы вулканов (Камчатка) эта проблема стоит наиболее остро. Здесь на ограниченной площади, часто в пределах одного вулкана происходят извержения продуктов умереннокалиевого и высококалиевого субщелочного вулканизма. Это может быть связано либо с гетерогенностью мантии, либо с разными источниками вулканических продуктов. Исследованы минералогические и геохимические особенности умереннокалиевых базальтов и К-трахиандезибазальтов Ключевской группы вулканов.Радиогенные изотопные отношения Sr, Nd и Pb в умереннокалиевых базальтах и К-трахиандезибазальтах указывают на их мантийный источник. Сравнительный анализ нормированного распределения некогерентных элементов К-трахиандезибазальтов с таковыми внутриплитных, рифтогенных и островодужных (надсубдукционных) умереннокалиевых базальтов и андезибазальтов показал, что источник К-трахиандезибазальтов наиболее близок к источнику умереннокалиевых пород. Условия образования исходных умереннокалиевых магнезиальных расплавов оценены на основании их состава и предположении их равновесия с мантийным веществом лерцолит - гарцбургитового ряда. Полученные результаты позволяют предполагать отделение расплава от мантии при давлениях 15-20 кбар. Такая оценка проведена на основе диаграммы Ol-Pl-Q-Di с изобарами давлений, определенных по экспериментальным данным в присутствии H2O. Условия образования исходных умереннокалиевых и К-трахиандезибазальтовых расплавов под Ключевской группой вулканов свидетельствуют о разной глубине и разной степени плавления одного и того же мантийного истоячника.

Землетрясение 10 октября 2018 г. произошло в восточной части Азовского моря. Координаты эпицентра, и данные о глубине очага, опубликованы на сайте Геофизической службы (ГС) РАН: время 2018-10-15 10:42:04, широта 46.36, долгота 37.18, глубина 5 км, mb: 4.3/5.

Определение параметров очага землетрясений по стандартной методике В. Бурмина с применением алгоритмов минимизации функционала времен. Полученное решение дает следующие параметры: долгота – 46,09768, широта – 37,04704, H=152,06 км при суммарной невязке S=0.158 сек и невязке по глубине DH= -4,06 км.

Для проверки какое из предложенных решений наиболее приближенно к реальному были построены экспериментальные годографы для первого и второго решения для сравнения с теоретическими годографами.

Экспериментальные годографы строились следующим образом – брались времена прихода продольных волн на станции, времена пробега продольных сейсмических волн определялись как разница между временами прихода волн на станции и временами возникновения землетрясений (время в очаге). Время в очаге и координаты эпицентров брались по данным Геофизической службы РАН для первого годографа и по результатам полученным после пересчета для второго. По координатам эпицентров и сейсмических станций, для определения эпицентральных расстояний, решалась обратная геодезическая задача. По полученным временам пробега сейсмических волн и эпицентральным расстояниям были построены точки годографов продольных волн. Теоретический годограф построен в результате решения прямой кинематической задачи для заданной скоростной модели скомбинированной по данным DOBRE-5 и сейсмотомографии.

Первый вариант дает значительный временной разброс точек относительно теоретического годографа, что говорит о неоднозначности определении глубины гипоцентра землетрясения Н=5 км. Второй вариант, расчет по методу В. Бурмина дает показывает четкое тяготение экспериментальных точек к теоретическому годографу для источника с глубиной 152,06 км.

Выбирая из двух решений наиболее приближенное к теоретическому годографу оказывается решение: долгота - 46,09768, широта – 37,04704, H=152,06 км.