Визначення координат землетрусів у кластерах на основі варіацій інтервалів між вступами Р- та S-хвиль

https://doi.org/10.23939/jgd2023.02.019
Надіслано: Вересень 19, 2023
1
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України
2
Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України

Довжину інтервалу між першими вступами Р- та S-хвиль часто використовують для приблизного оцінювання епіцентральної відстані. Ми пропонуємо алгоритм визначення координат землетрусів шляхом одночасного порівнювання великої кількості таких інтервалів. Для визначення різниці між інтервалами на кожній зі станцій обчислюється функція взаємної кореляції між відповідними хвильовими формами - без визначення абсолютної довжини інтервалів. У поточній версії алгоритму припускаємо, що розміри кластера набагато менші за відстань до станцій; азимути станцій і кути виходу перших Р- та S-хвиль доволі точно відомі принаймні для одного (опорного) землетрусу; промені перших хвиль лежать у вертикальній площині, що містить вогнище і станцію. Зв'язок між координатами і різницею довжини інтервалів у цьому разі стає суто геометричний і лінійний, а відповідну систему рівнянь легко розв'язати. Результати серії модельних експериментів з використанням різної кількості станцій та їхньої конфігурації, рівня шуму у спостережених даних, ступеня неповноти даних, неточних азимутів та кутів виходу довели стійкість і надійність алгоритму і можливість його застосування у подальшому до реальних даних. З огляду на велику кількість обмежень на координати кожного із землетрусів алгоритм найдоцільніше використовувати у разі дуже слабких землетрусів, або малої кількості станцій, коли істотна частина даних відсутня. Алгоритм можна використовувати окремо, або з метою підтвердження правильності координат, визначених іншими методами, або вбудувати його в інші методи, аби підвищити їх надійність завдяки істотному збільшенню кількості обмежень.

  1. Davis, J.C. (1986). Statistics and Data Analysis in Geology. John Wiley & Sons, Inc., Second edition.
  2. Gnyp, A. (2010). Refining locations of the 2005-2006 recurrent earthquakes in Mukacheve, West Ukraine, and implications for their source mechanism and the local tectonics. Acta Geophysica 58 (4), 587–603. https://doi.org/10.2478/s11600-010-0006-9
  3. Gnyp, A. (2013). Recovering Relative Locations of the 2005-2006 Mukacheve Earthquakes from Similarity of their Waveforms at a Single Station. Acta Geophysica 61 (5), 1074–1087. https://doi.org/10.2478/s11600-012-0096-7
  4. Gnyp, A. (2014). On Reproducibility of Relative Locations of Recurrent Earthquakes Recovered from Similarity of their Waveforms at a Single Station. Acta Geophysica 62 (6), 1246–1261. https://doi.org/10.2478/s11600-013-0195-0
  5. Gnyp, A., & Malytskyy, D., (2021). Differential and source terms locations of the 2015 Teresva (East Carpathians) series and their tectonic implications. Acta Geophysica 69 (6), 2099–2112. https://doi.org/10.1007/s11600-021-00655-w, https://rdcu.be/cyPNh
  6. Gnyp, A. (2022). Determination of differential locations and focal mechanism of the 2013-2015 earthquakes in Trosnyk, Transcarpatians: methodological aspects and analysis of the results JGD. 2022; Volume 2(33)2022, Number 2(33) 50-63 DOI: https://doi.org/10.23939/jgd2022.02.050
  7. Harris, D. B., & Douglas, A. D. (2021). The geometry of signal space: a case study of direct mapping between seismic signals and event distribution. Geophys. J. Int. 224, 2189–2208. https://doi.org/10.1093/gji/ggaa572
  8. Menke, W. (1999), Using waveform similarity to constrain earthquake locations, Bull. Seismol. Soc. Am. 89, 4, 1143-1146. https://doi.org/10.1785/0120130004
  9. Robinson, D.J, Sambridge, M., & Sneider, R. (2007), Constraints on coda wave interferometry estimates of source separation: The acoustic case. Explor. Geophys. 38(3), 189–199. https://doi.org/10.1071/EG07019
  10. Robinson, D.J, Sneider, R., & Sambridge, M. Using coda wave interferometry for estimating the variation in source mechanism between double couple events. J. Geophys. Res. 112(В12), B12302. https://doi.org/10.1029/2007JB004925
  11. Robinson, D.J, Sambridge, M., Sneider, R., & Hauser, J. (2013). Relocating a Cluster of Earthquakes Using a Single Seismic Station. Bull. Seism. Soc. Am. 108(6), 3057–3072. https://doi.org/10.1785/0120130004
  12. Shearer, P.M. (1997), Improving local earthquake locations using L1 norm and waveform cross-correlation: Application to the Whittier Narrows, California, aftershock sequence. J. Geophys. Res. 102(B4), 8269–8283. https://doi.org/10.1029/96JB03228
  13. Shearer, P., Hauksson, E., & Lin, G. (2005). Southern California hypocenter relocation with waveform cross-correlation. Part 2: Results using source-specific station terms and cluster analysis. Bull. Seism. Soc. Am. 95(3), 904–915. https://doi.org/10.1785/0120040168
  14. Snieder, R., and M. Vrijlandt (2005), Constraining the source separation with coda wave interferometry: Theory and application to earthquake doublets in the Hayward Fault, California, J. Geophys. Res., 110,B04301, doi:10.1029/2004JB003317.
  15. Waldhauser, F, & Ellsworth, L.W. (2000). A Double-Difference Earthquake Location Algorithm: Method and Application to the Northern Hayward Fault. California. Bull. Seism. Soc. Am. 90(6), 1353–1368. https://doi.org/10.1785/0120000006