Механізм вогнища і тектонічний контекст землетрусу 29.09.2017 р. поблизу м. Стебник

https://doi.org/10.23939/jgd2018.01.100
Надіслано: Квітень 05, 2018
Переглянуто: Травень 29, 2018
Прийнято: Червень 12, 2018
1
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України
2
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України
3
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України
4
Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України
5
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України
6
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України
7
Карпатське відділення Інституту геофізики ім.С.І.Субботіна НАН України

Мета. Метою роботи є визначення механізму вогнища землетрусу, який відбувся 29.09.2017 р. поблизу м. Стебник (21h46m8,4s, j = 49,34˚, λ = 23,49˚, h = 1,9 км, MD = 2,9) двома методами – за знаками вступів Р-хвиль та методом інверсії хвильових форм за даними обмеженої кількості станцій. Методика. Моделювання сейсмічних хвиль у неоднорідному середовищі, представленому у вигляді горизонтально-шаруватої пружної структури, здійснюється матричним методом. Співвідношення, отримані для полів переміщень на вільній поверхні півпростору, використано для визначення тензора сейсмічного моменту як функції часу шляхом виділення тільки прямих P-хвиль. У роботі використано також метод визначення механізму вогнища землетрусу за знаками вступів Р-хвиль на станціях. Результати. У роботі представлено розв’язання оберненої задачі щодо визначення механізму вогнища землетрусу методом інверсії хвильових форм у випадку обмеженої кількості станцій та за знаками вступів Р-хвиль на станціях. Показано, що фокальний механізм, визначений за вступами Р-хвиль надійніший. Зіставлення характеристик землетрусу, механізму його вогнища з тектонічною будовою регіону дає змогу пов’язати землетрус з насувом другого порядку в межах аллохтонної частини Самбірського покриву. Наукова новизна. Обернення хвильових форм лише прямих Р-хвиль, запропоноване в роботі, дає змогу визначати механізм вогнища землетрусу за даними малої кількості станцій, що особливо актуально у регіонах з порівняно невисоким рівнем місцевої сейсмічної активності, до яких належить Передкарпаття. Механізм стебницького землетрусу 29.09.2017 р є одним з перших, визначених у межах Передкарпатського прогину; зіставлення механізму з даними про геологічну будову регіону дало змогу з’ясувати ймовірні тектонічні передумови землетрусу і пов’язати його зі зсувом ґрунту поблизу м. Стебник. Практична значущість. Одна із нодальних площин, визначеного в роботі механізму вогнища, є площиною розриву землетрусу, який найімовірніше став причиною екологічної катастрофи – зсуву ґрунту поблизу м. Стебник приблизно о 21h47m0.0s GMT 29.09.2017 р.

  1. Геологические карты западных областей Украины на срезах – 3000, – 5000, – 7000 м. / ред. В. В. Глушко. – К. : Мингео УССР. – 1979. – 10 с.
  2. Геологічна карта Українських Карпат, масштаб 1: 100000. Закарпатська, Івано-Франківська, Львівська, Чернівецька області України / В. В. Глушко, В. В. Кузовенко, В. Е. Шлапинс­кий  / Під ред. Ю. З. Крупського. Звіт ЗАТ “Концерн Надра”. – К. : Фонд ЗАТ “Концерн Надра”. – 2007. – 228 с.
  3. Гнилко О. М. Тектонічне районування Карпат у світлі терейнової тектоніки. Частина 1. Основні елементи Карпатської споруди // Геодинаміка. – 2011. – 2 (11). – С. 170–172.
  4. Малицький Д. В. Аналітично-числові підходи до обчислення часової залежності компонент тензора сейсмічного моменту // Геоінформатика. – 2010. – № 1. – С. 79–86.
  5. Малицький Д. B. Математичне моделювання в задачах сейсмології. – К. : Наук. думка, 2016. – 241 с.
  6. Малицький Д. В. Застосування динамічних підходів для визначення механізмів вогнищ землетрусів Карпатського регіону / Д. В. Ма­лицький, О. Д. Грицай // Наукова конференція-семінар “Сейсмологічні та геофізичні до­слі­дження в сейсмоактивних регіонах” при­свя­чена пам’яті Т. З. Вер­бицького та Ю. Т. Вер­бицького, Верхнє Синьовидне, 1–2 червня 2017 р., Львів : Сполом, – 2017. – С. 166–168.
  7. Малицький Д. В. Моделі сейсмічних джерел / Д. В. Малицький, А. Ю. Павлова, О. Д. Грицай, О. А. Асташкіна, О. О. Обідіна, М. Р. Мах­ніцький, Е. М. Козловський // Геоінформатика. – 2017. – № 2. – С. 14–23.
  8. Молотков Л. А. Исследование распространения волн в пористых и трещиноватых средах на основе эффективных моделей Био и слоистых сред / Л. А. Молотков. – СПб.: Наука. 2001. – 348 с.
  9. Молотков Л. А. Матричный метод в теории распространения волн в слоистых упругих и жидких средах / Л. А. Молотков. – Ленинград : Наука, 1984. – 201 с.
  10. Тектоническая карта Украинских Карпат, масштаб 1: 200000. / Ред. В. В. Глушко, С. С. Круглов. – К. : Мингео УССР. – 1986. – 6 с.
  11. Aki K., Richards P. G. Quantitative seismology, 2nd edn. Sausalito. – California : University Science books, 2002. – 520 p.
  12. Alekseev A. S. The solution of dynamic problems of elastic wave propagation in inhomogeneous media by a combination of partial separation of variables and finite-difference method / A. S. Alekseev, B. G. Mikhailenko // J. Geophys. – 1980. – Vol. 48. – P. 161–172.
  13. Ben-Menahem A. Seismic Waves and Sources / A. Ben-Menahem, S. J. Singh. – New York : Springer, 1981. – 1108 p.
  14. Bouchon M. A simple method to calculate Green’s functions for elastic layered media / M. Bouchon // Bull. Seismol. Soc. Am. – 1981. – Vol. 71. – P. 959–971.
  15. Chapman C. H. A new method for computing synthetic seismograms. // Geophys. J. R. Astron. Soc. – 1957. – Vol. 54. – P. 481–518.
  16. Cormier V. P. Full wave theory applied to a discontinuous velocity increase: The inner core boundary / V. P. Cormier, P. G. Richards // J. Geophys. – 1977. – Vol. 43. – P. 3–31.
  17. Csontos L. Mesozoic plate tectonic reconstruction of the Carpathian region / L. Csontos, A. Vörös // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeo­ecology. – 2004. – Vol. 210 (1). – P. 1–56.
  18. D’Amico S. Source Parameters Related to a Small Earthquake Swarm Off-Shore of Malta (Central Mediterranean) / S. D’Amico // Development in Earth Science. – 2014. – Vol. 2. – P. 8–13.
  19. Dziewonski A. M, Chou T. A., Woodhouse J. H. Determination of earthquake source parameters from waveform data for studies of regional and global seismicity. // J. geophys. Res. – 1981. – Vol. 86. – P. 2825–2852.
  20. Fuchs K. Computation of synthetic seismograms with the reflectivity method and comparison with observations / K. Fuchs, G. Muller // Geophys. J. R. Astron. Soc. – 1971. – Vol. 23. – P. 417–433.
  21. Godano M. Deschamps A. Moment tensor determination by nonlinear inversion of amplitudes / M. Godano, T. Bardainne, M. Regnier // Bull. seism. Soc. Am. 2011. – Vol. 101. – P. 366–378.
  22. Hardebeck J. L. Using S/P amplitude ratios to constrain the focal mechanisms of small earthquakes / J. L. Hardebeck, P. M. Shearer // Bull. seism. Soc. Am. – 2003. – Vol. 93. – P. 2432–2444.
  23. Kennett B. L. N. Seismic waves in laterally inhomogeneous media / B. L. N. Kennett // Geophys. J. R. Astron. Soc. – 1972. – Vol. 27. – P. 301–325.
  24. Kennett B. L. N. The Seismic Wavefield 1, 2 / B. L. N. Kennett – UK : Cambridge University Press, 2002. – 900 p.
  25. Kikuchi M. Inversion of complex body waves-III / M. Kikuchi, H. Kanamori // Bull. seism. Soc. Am. – 1991. – Vol. 81. – P. 2335–2350.
  26. Malytskyy D. Seismic waves in layered media / D. Malytskyy, E. Kozlovskyy // J. of Earth Science and Engineering. – 2014. – Vol. 4. – P. 311–325.
  27. Miller A. D. Three- dimensional seismic structure and moment tensors of non-double-couple earthquakes at the Hengill-Grensdalur volcanic complex, Iceland / A. D. Miller, B. R. Julian, G. R. Foul- ger // Geophys. J. Int. – 1998. – Vol. 133 – P. 309–325.
  28. Muller G. The reflectivity method: A tutorial / G. Muller // J. Geophys. – 1985. – Vol. 58. – P. 153–174.
  29. Nakapelukh M. Balanced geological cross-section of the outer Ukrainian Carpathians along the pancake profile / M. Nakapelukh, I. Bubniak, T. Yegorova, A. Murovskaya, O. Gintov, V. Shlapinskyi, Yu. Vikhot // Journal of Geodynamics. – 2017. – Vol. 108. – P. 13–25.
  30. Sileny J. Waveform inversion for point source moment tensor retrieval with variable hypocentral depth and structural model / J. Sileny, G. F. Panza, P. Campus // Geophys. J. Int. – 1992. – Vol. 109. – P. 259–274.
  31. Sipkin S. A. Estimation of earthquake source parameters by the inversion of waveform data: Global seismicity, 1981–1983 / S. A. Sipkin // Bull. seism. Soc. Am. – 1986. – Vol. 76. – P. 1515–1541.
  32. Vavrychuk V. Moment tensor inversion of waveforms: a two- step time frequency approach / V. Vavrychuk, D. Kuhn // Geophys. J. Int. – 2012. – Vol. 190. – P. 1761–1776.
  33. Wiggins R. A. Synthetic seismogram computation by expansion in generalized rays / R. A. Wiggins, D. V. Helmberger // Geophys. J. – 1974. – Vol. 37. – P. 73–90.