Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2022. Т. 41. №4. C. 32-46. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска

Read English Version US Flag

УДК 51-73:550.3

Научная статья

Оценка областей повышенных деформаций, возникающих при подготовке камчатских землетрясений

М. И. Гапеев¹²

¹Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, п. Паратунка, ул. Мирная, 7, Россия

²Камчатский государственный университет имени Витуса Беринга, 683032, г. Петропавловск-Камчатский, ул. Пограничная, 4, Россия

E-mail: owlptr@yandex.ru

Статья посвящена математическому моделированию областей повышенных деформаций земной коры, возникающих при подготовке камчатских землетрясений. Для этого произведено обобщение классической модели косейсмических деформаций земной коры, которое заключалось во введении повышающих коэффициентов, зависящих от эффективности снятия энергии упругих деформаций. На основании разработанной модели произвдено моделирование полей деформации, возникающих при подготовке двух камчатских землетрясений. Показано, что области повышенных деформаций распространяются на сотни километров от очагов готовящихся землетрясений как на поверхности земной коры, так и в ее толще.

Ключевые слова: математическое моделирование, деформация земной коры, очаг землетрясения, КПД землетрясения, предсейсмические аномалии

DOI: 10.26117/2079-6641-2022-41-4-32-46

Поступила в редакцию: 02.12.2022

В окончательном варианте: 06.12.2022

Для цитирования. Гапеев М. И. Оценка областей повышенных деформаций, возникающих при подготовке
камчатских землетрясений // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. нау- ки. 2022. Т. 41. № 4. C. 32-46. DOI: 10.26117/2079-6641-2022-41-4-32-46

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Гапеев М. И., 2022

Финансирование. Исследование выполнено в рамках реализации государственного задания АААА-А21-121011290003-0

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Автор участвовал в написании статьи и полностью несет ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

Список литературы

  1. Gregori G. P., Poscolieri M., Paparo G., De Simone S., Rafanelli C., Ventrice G. «Storms of crustal stress» and AE earthquake precursors, Natural Hazards and Earth System Sciences, 2010. no. 10, pp. 319–337 DOI: 10.5194/nhess-10-319-2010.
  2. Uyeda S., Nagao T., Kamogawa M. Short-term earthquake prediction: Current status of seismo-electromagnetics, Tectonophysics, 2009. vol. 470, pp. 205–213 DOI: 10.1016/j.tecto.2008.07.019.
  3. Chen C.-H, Liu J.-Y., Lin P.Y., Yen H.-Y., Hattori K., Liang W.-T., Chen Y.-I., Yeh Y-H, Zeng X. Pre-seismic geomagnetic anomaly and earthquake location, Tectonophysics, 2010. vol. 489, pp. 240–247 DOI: 10.1016/j.tecto.2010.04.018.
  4. Shah M., Jin S. Pre-seismic ionospheric anomalies of the 2013 M_W = 7.7 Pakistan earthquake from GPS TEC and COSMIC observations, Geodesy and Geodynamics, 2018. vol. 9, no. 5 DOI: 10.1016/j.geog.2017.11.008.
  5. Руленко О. П., Марапулец Ю. В., Кузьмин Ю.Д., Солодчук А.А. Совместное возмущение геоакустической эмиссии, радона, торона и атмосферного электричества по даннным наблюдений на Камчатке, Физика Земли, 2019. № 5, С. 76–86 DOI: 10.31857/S0002-33372019576-866.
  6. Kopylova G., Kasimova V., Lyubushin A., Boldina S. Variability in the Statistical Properties of Continuous Seismic Records on a Network of Stations and Strong Earthquakes: A Case Study from the Kamchatka Peninsula, 2011–2021., Applied Sciences, 2022,. vol. 8658, no. 12 DOI: 10.3390/app12178658.
  7. Салтыков В. А. О возможности использования приливной модуляции сейсмических шумов в целях прогноза землетрясений, Физика Земли, 2017. № 2, С. 84–96 DOI: 10.7868/S0002333717010124.
  8. Марапулец Ю. В., Шевцов Б. М. Мезомасштабная акустическая эмиссия. Владивосток: Дальнаука, 2012. 126 с.
  9. Луковенкова О. О., Малкин Е. И., Мищенко М. А., Солодчук А. А. Аномалии перед камчатскими землетрясениями ( M_L\geq 4.75 ) в сигналах электромагнитного излучения и геоакустической эмиссии в 2013 году, Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки., 2021. Т. 34, № 1, С. 137–149 DOI: 10.26117/2079-6641-2021-34-1-137-149.
  10. Turcotte D., Shubert G. Geodynamics, 3rd Edition. Cambridge: Cambridge University Press, 2014. 636 p.
  11. Sholz C. The mechanics of earthquakes and faulting, 3rd Edition. Cambridge: Cambridge Uni- versity Press, 2019. 512 p.
  12. Aki K., Richards P. Quantitative Seismology, 2nd ed. Cambridge: University Science Books, 2002. 704 pp.
  13. Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space, Bulletin of the Seismological Society of America. vol. 75, no. 4, pp. 1135–1154 DOI: 10.1785/BSSA0750041135.
  14. Okada Y. Internal deformation due to shear and tensile faults in a half-space, Bulletin of the Seismological Society of America. vol. 82, no. 2, pp. 1018–1040 DOI: 10.1785/BSSA0820021018.
  15. Takagi Y., Okubo S. Internal deformation caused by a point dislocation in a uniform elastic sphere, Geophysical Journal International, 2017. vol. 208, no. 2, pp. 973–991 DOI: 10.1093/gji/ggw424.
  16. Liu T., Fu G., She Y., Zhao C. Co-seismic internal deformations in a spherical layered earth model, Geophysical Journal International, 2020. vol. 221, no. 3, pp. 1515–1531 DOI: 10.1093/gji/ggaa086.
  17. Добровольский И. П. Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения. М.: Физматлит, 2009. 240 с.
  18. Алексеев А. С., Белоносов А. С., Петренко В. Е. О концепции многодисциплинарного прогноза землетрясений с использованием интегрального предвестника, Вычислительная сейсмология, 2001. Т. 32, С. 81–97.
  19. Водинчар Г. М., Пережогин А. С., Сагитова Р. Н., Шевцов Б. М. Моделирование зон геоакустической эмиссии, Математическое моделирование, 2007. Т. 19, № 11, С. 59–63.
  20. Пережогин А. С., Шевцов Б. М. Модели напряженно-деформированного состояния горных пород при подготовке землетрясений и их связь с геоакустическими наблюдениями, Вычислительные технологии, 2009. Т. 14, № 3, С. 48–57.
  21. Пережогин А. С. О зонах геоакустической эмиссии в упругом приближении среды, Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о земле, 2009. Т. 13, № 1, С. 198–201.
  22. Салтыков В. А., Кугаенко Ю. А. Развитие приповерхностных зон дилатансии как возможная причина аномалий в параметрах сейсмической эмиссии перед сильными землетрясениями, Тихоокеанская геология, 2012. Т. 31, № 1, С. 96–106 DOI: 10.1134/S1819714012010113.
  23. Гапеев М. И., Марапулец Ю. В. Моделирование зон относительных сдвиговых деформаций перед сильными землетрясениями на Камчатке, произошедшими в период 2018–2021 гг., Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2021. Т. 37, № 4, С. 53–66 DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-53-66.
  24. Новацкий В. Теория упругости. Москва: МИР, 1975. 872 с.
  25. Mindlin R. Force at a Point in the Interior of a Semi-Infinity Solid, Journal of Applied Physics, 1936. vol. 7, no. 5, pp. 195–202 DOI: 10.1063/1.1745385.
  26. Mindlin R., Cheng D. Nuclei of Strain in the Semi-Infinite Solid, Journal of Applied Physics, 1950. vol. 21, no. 9, pp. 926–930 DOI: 10.1063/1.1699785.
  27. Steketee J.A. On Volterra’s disloacations in a semi-infinity elastic medium, Canadian Journal of Physics, 1958. Т. 36, № 2, С. 192-205 DOI: 10.1139/p58-024.
  28. Гусев А. А., Мельникова В. Н. Связи между магнитудами — среднемировые и для Камчатки, Вулканология и сейсмологи. Т. 6, С. 55–63.
  29. Bath M., Duda S. J. Earthquake volume, fault plane area, seismic energy, strain, deformation and related quantities, Annals of Geophysics, 1964. vol. 17, no. 3, pp. 353–368 DOI: 10.4401/ag-5213.
  30. Kanamori H. The radiated energy of the 2004 Sumatra-Andaman earthquake / Earthquakes: Radiated Energy and the Physics of Faulting (Geophysical Monograph Series). Washington, American Geophysical Union, pp. 59–60.
  31. Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и прочность природных массивов. Москва: Академкнига, 2007. 406 с.

Гапеев Максим Игоревич – аспирант Камчатского государственного университета имени Витуса Беринга, г. Петропавловск- Камчатский, младший научный сотрудник лаборатории акустических исследований, Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Паратунка, Россия, ORCID 0000-0001-5798-7166.