Размещено на http://www.allbest.ru/

Области, сейсмически чувствительные к приливной силе

Е.Ф. Юрков, В.Г. Гитис

Институт проблем передачи информации РАН, 101447

Гравитационное взаимодействие между Землей, Луной и Солнцем, вызывая вариации напряжения в земной коре, может влиять на развитие геодинамического и сейсмического процесса. К настоящему времени собран целый ряд свидетельств о связи земных приливов с сейсмичностью [Ryall et al., 1968; Palumbo, 1986; Emter, 1997; Aoki, et al., 1997, Giovambattista, Tyupkin, 2001]. Показана связь афтершоков сильных землетрясений с фазами земных приливов и обнаружена модуляция землетрясений периодическими приливными компонентами различной частоты [Николаев, 1994]. В то же время имеются работы, в которых связь землетрясений с приливными силами подвергается сомнениям [Rydelek et al., 1992; Tsuruoka et al., 1995; Vidale et al., 1998]. Трудность получения достоверных выводов состоит в том, что исследуемые связи по большей части слабы и для их выявления требуется с одной стороны корректно использовать статистические методы, а с другой - анализировать весьма большие объемы сейсмических событий. Характерным примером для этой ситуации являются две работы одного и того же автора [Heaton, 1975; Heaton, 1982]. В первой работе, анализируя сейсмические события с известным очаговым механизмом, автор сообщает о связи момента наступления землетрясения с касательной (к плоскости разрыва) компонентой приливного напряжения, а во второй, основываясь на более полных данных, автор опровергает ранее им же сделанный вывод.

Вероятно, существует несколько условий, от которых зависит реакция сейсмического режима на приливное воздействие. Одно из них, по-видимому, состоит в том, что тектонические напряжения в рассматриваемом объеме литосферы должны находиться в конечной стадии подготовки землетрясения. Обсуждаются и другие условия. В работе [Vidale et al., 1998], например, утверждается, что к моменту землетрясения скорости изменения приливных и тектонических напряжений должны находиться в определенном соотношении. Необходимость выполнения этих и других специфических условий приводит к тому, что далеко не каждая сейсмоактивная область восприимчива к воздействию приливной силы, поэтому поиск таких областей представляет определенный интерес. В настоящей работе на основе анализа каталога мировых землетрясений предпринята попытка систематического поиска тех мест на Земле, которые, по крайней мере, на протяжении двух-трех последних десятилетий, обладают повышенной сейсмической чувствительностью к приливной силе.

Учесть влияние приливного воздействия на сейсмичность можно двумя способами. Первый способ - экспериментальный - является наиболее точным. Однако для его использования необходимо располагать наблюдаемыми значениями приливных сил (напряжений, деформаций) в местах возникновения землетрясений. Второй способ - модельный. Приливная сила рассчитывается на основании модели гравитационного взаимодействия между Землей и ближайшими к ней небесными телами (обычно Луны и Солнца). В настоящей работе используется традиционный способ расчета приливной силы, предложенный Лапласом и основанный на классической (ньютоновской) модели взаимодействие двух тел - Земли и Луны. Солнечная компонента приливной силы не учитывалась, так как она в среднем более чем вдвое слабее лунной. Пренебрежение этой компонентой не препятствует, по нашему мнению, выявлению факта наличия статистических связей между сейсмичностью и земными приливами, в то время как характер связей c учетом солнечной компоненты может быть пересмотрен.

Для анализа связи приливной силы с сейсмичностью был разработан комплекс программных средств в среде Matlab, обеспечивающий расчет характеристик приливной силы и построение карт преобладания сейсмической активности. Каждый элемент такой карты показывает, в какой фазе характеристики приливной силы (положительной или отрицательной) преобладает частота землетрясений. Рассмотрение таких карт облегчает поиск мест, сейсмически чувствительных к приливной силе. Выводы о связях между приливной силой и сейсмичностью основывались как на виде карт преобладания, так и на специальной мере преобладания сейсмической активности, учитывающей различную продолжительность фаз приливной силы.

В качестве сейсмических данных использовался каталог мировых землетрясений, содержащий 161060 событий с магнитудами от 4 до 8.8, произошедших с 1973 по 1999 г. включительно. Каталог был сформирован на основе сейсмологических баз данных USGS/NEIC, опубликованных на сайте http://neic.usgs.gov. Для расчета приливного вектора, соответствующего моменту и месту возникновения землетрясения, использовались астрометрические данные, полученные с помощью программы "Epoch 2000sk" (Greg Fisch, 1995г.).

Характеристики приливной силы

Приливное воздействие описывалось компонентами вектора приливной силы [Мельхиор, 1968] и суточной вариацией приливной силы. Рассматривались следующие характеристики приливной силы: вертикальная (радиальная) Fr и две горизонтальных составляющих - меридиональная FSN и широтная FWE, модуль вектора горизонтальной составляющей Fh и модуль полного приливного вектора F (см. приложение 1).

Наряду с этими стандартными величинами нами рассматривалась также суточная вариация приливной силы. Эта характеристика поясняется рисунком 1, на котором приводятся временные диаграммы компонент приливного вектора для широты 500. Можно заметить (в особенности для характеристик Fr и F) быструю и медленную компоненты. Быстрая компонента квазипериодична с суточным и полусуточным периодами, медленная компонента - пунктирная огибающая на верхней диаграмме - имеет полумесячный период. Медленная компонента оценивалась вариацией (размахом) колебаний за сутки. Вывод формулы, по которой рассчитывалась суточная вариация Ar для вертикальной компоненты Fr, дан в приложении 2. Мы ограничились вариацией вертикальной компоненты, так как изменение огибающей на диаграммах, относящихся к горизонтальным компонентам, носит на наш взгляд менее заметный характер. Вариация модуля приливной силы F не требует специального рассмотрения, так как суточный размах у величин Fr и F2 одинаков (см. приложение 2).

Таким образом, рассматривалось всего шесть характеристик приливной силы - пять «быстрых» и одна (суточная вариация) относительно «медленная». Для синхронизации их с землетрясениями использовались астрометрические данные в виде зависимости положения Луны от времени в экваториальной системе координат (прямое восхождение и склонение), которые пересчитывались к локальным координатам (азимуту и высоте) по известным формулам преобразования.

Фазы приливной силы

Для каждой характеристики приливной силы рассматриваются две фазы - положительная ("+") и отрицательная ("-"). Фаза считается положительной, если характеристика превосходит свое среднее значение - постоянную составляющую за долговременный период. В противном случае фаза считается отрицательной. Такое определение фазы позволяет рассматривать не только знакопеременные, но и знакопостоянные характеристики, как, например, модуль вектора приливной силы. Для первых пяти характеристик фаза меняет знак один-два раза в сутки, для последней (суточной вариации) - два раза в месяц (см. диаграммы рисунка 1). Длительность фазы (точнее, суммарная длительность фазовых интервалов одного знака) зависит от вида рассматриваемой характеристики и от широты места наблюдения, но практически не зависит от долготы. Последнее утверждение экспериментально подтверждается и следует из того, что изменение склонения Луны за сутки весьма мало. Пример того, как длительность "+" фазы для характеристики Fr зависит от широты, показан на рисунке 2. Видно, что в высоких широтах длительности противоположных по знаку фаз существенно отличаются. Так, для широты 600 длительности "+" и "-" фаз соотносятся как 38/62. Длительности фаз используются для определения меры преобладания сейсмичности в заданной области.

Мера преобладания сейсмичности

Для выявления связи между сейсмичностью и приливной силой использовалась следующая величина

,

где f+= N+/T+ (f-=N-/T-) - частота событий для "+" ("-") фазы приливной силы, N+ (N-) - число событий в "+" ("-") фазе, T+ (T-) - суммарная длительность интервалов "+" ("-") фазы.

Знак s указывает на то, в какой фазе, "+" или "-", чаще происходят землетрясения. Величина s обладает статистическими свойствами: при больших выборках она имеет стандартное нормальное распределение и поэтому большие значения величины s (например, 2 или 3) являются «значимыми», т.е. противоречащими гипотезе о независимости частоты событий от фазы. Обоснование приведенного выражения как статистики проверки гипотезы дано в приложении 3.

Следует заметить, что применение предложенной формулы к группе событий с эпицентрами, не лежащими на одной широте, вообще говоря, не корректно, так как длительности фаз T+(T-) для различных землетрясений будут различаться, и чтобы сохранить возможность ее применения, нужно убедиться в том, что вариации длительности фаз для эпицентров землетрясений в рассматриваемой области не приводят к значительным вариациям значений статистики s. С этой целью вычислялись две величины: среднее и среднеквадратичный разброс дs этой статистики. Среднее значение находилось простым усреднением результатов вычисления статистики s, в которых длительности фаз соответствовали индивидуальным сейсмическим событиям. Если разброс дs для рассматриваемой области оказывался малым, то использование среднего значения s в качестве меры преобладания сейсмичности считалось допустимым.

Примеры областей, сейсмически чувствительных к приливной силе

По данным каталога мировых землетрясений для характеристик приливной силы Fr, FSN, FWE, Fh, F и Ar строились карты преобладающей сейсмической активности. Для этого рассматриваемая территория разбивалась на квадратные (в терминах градусной меры) ячейки, в каждой из которых определялись частоты землетрясений, соответствующие "+" и "-" фазе приливной характеристики. В зависимости от преобладания частоты ячейке присваивался знак "+" или "-". При рассмотрении карт преобладания сейсмичности оказалось, что пространственное чередование "+" и "-" ячеек носит не вполне хаотичный характер, в отдельных местах наблюдалось группирование либо "+", либо "-" ячеек. Найденные группы ячеек аппроксимировались областями эллипсоидальной формы. Для событий, попавших в эллипсоидальную область, вычислялась мера преобладания сейсмичности по методике, изложенной в предыдущем разделе. Было найдено 12 областей, сейсмически чувствительных к приливной силе; их характеристики даны в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 содержит обозначение компоненты приливной силы, число событий в эллипсоидальной области за весь период наблюдения (1973-1999 г.г.), частоты землетрясений f+ и f- и усредненную величину статистики s с разбросом дs; величины s1 и s2 объясняются ниже. Характеристики местоположения найденных эллипсоидальных областей (географический ориентир, облегчающий идентификацию области, центр, эксцентриситет, длина главной полуоси и ее направление) приведены в таблице 2.

Таблица 1. Области, сейсмически чувствительные к приливной силе

Таблица 2. Местоположение эллипсоидальных областей

Географическое местоположение найденных областей различно, все они относятся к зонам с высокой сейсмичностью, значительная их часть связана с океаническими структурами. Восемь областей принадлежат к Тихоокеанскому поясу землетрясений и приурочены к глубоководным желобам: Курило-Камчатскому (4, 10), Японскому (11), Филиппинскому (6), Зондскому (8), Чилийскому (2), Центрально-Американскому (9), Цедрос (7). Одна область (1) находится в срединно-океанической рифтовой зоне (Южно-Атлантический хребет). Почти во всех случаях величина s даже с учетом погрешности ее оценки значительно превосходит обычно используемые в статистической практике уровни значимости, наибольшее значение величина s принимает для характеристики Ar в районе Филиппинского архипелага (напомним, что s =1.96 соответствует 5%-му, а s =2.6 соответствует 1%-му уровню значимости).

На рисунках 3-8 показаны карты преобладания сейсмической активности, соответствующие первым 6 строкам таблиц 1 и 2 (по одной карте для каждой характеристики приливной силы). Карты, охватывающие различные регионы Земли, строились с различным размером ячейки (от 0.30х0.30 до 40х40). Ячейки с преобладанием частоты в фазе "+" отмечались кружками (о), а с преобладанием частоты в фазе "-" звездочками (*). Карты, построенные по компонентам Fr, FSN и FWE (рисунки 3-5), демонстрируют связь сейсмичности с направлениями приливного вектора. Карты, построенные по компонентам Fh, F и Ar (рисунки 6-8), показывают, как связана сейсмичность с характеристиками, описывающими величину приливного вектора.

На рисунке 3 показана карта преобладания сейсмической активности на Земле с ячейкой 40х40 для вертикальной компоненты приливной силы Fr. Можно заметить связные группы ячеек, идущих по срединно-океаническому рифтовому поясу, в частности, в зоне Южно-Атлантического хребта (100-300 ю.ш.). За рассматриваемый период в области, окруженной эллипсом 1 (номера эллипсоидальных областей на этом и следующих рисунках соответствуют номерам в таблицах 1 и 2), произошло 446 землетрясений, частота землетрясений в "+" фазе в 1.4 раза больше частоты землетрясений в "-" фазе. Заметим, что в "+" фазе вертикальная компонента приливной силы направлена от центра Земли, следовательно, эта фаза соответствует приливному растяжению. Считая, что совпадение тектонических и приливных напряжений увеличивает вероятность землетрясений в подготовленных очагах, можно предположить, что рассматриваемая область находится в состоянии вертикального растягивающего напряжения (речь идет о девиаторных, т.е. отклоняющихся от литостатического, напряжениях).

На рисунке 4 показана карта преобладания сейсмической активности в центральной части Чили с разрешением 0.50х0.50 для меридиональной компоненты приливной силы FSN. В области 2 произошло 1641 землетрясение, преобладают землетрясения в "+" фазе, отношение f+/f-=1.2, т.е. вероятность возникновения землетрясений несколько повышена при ориентации приливного вектора в северном направлении. На рисунке 5 показана карта преобладания сейсмической активности в Центральной Азии (Гиндукуш) с разрешением 0.30х0.30 для широтной компоненты приливной силы FWE. Отметим, что Памиро-Гиндукушская зона по данным работы [Николаев, Верещагина, 1991] обладает высокой сейсмической чувствительностью к внешним воздействиям. В области 3 произошло 1626 землетрясений, преобладают землетрясения в "-" фазе, т.е. сейсмичность интенсивнее в периоды, когда приливной вектор ориентирован в западном направлении.

На рисунках 6-8 показаны карты преобладания сейсмической активности для характеристик Fh, F и Ar в трех различных регионах: Камчатка, Апеннины, Филиппины. Эти характеристики описывают общее напряженное состояние среды, создаваемое приливной силой, а фазы "+" и "-" эквивалентны понятиям "большой" и "малый". В каждом из этих трех случаев сейсмичность в фазе "+" преобладает над сейсмичностью в фазе "-". По-видимому, среда реагирует повышением сейсмичности на увеличение приливного напряжения. На Апеннинах (рис. 7) связь между сейсмичностью и компонентами приливных волн была выявлена в работах [Palumbo, 1986; Giovambattista, Tyupkin, 2001]; отметим, что каталоги землетрясений, используемые авторами указанных работ, и используемый нами каталог существенно отличаются временными и энергетическими диапазонами.

В области 6 (Филиппинский архипелаг), показанной на рис.8, мера преобладания сейсмичности s для характеристики Ar особенно высока. В этой области произошло 2208 событий, причем, землетрясения в "+" фазе встречаются в 2 раза чаще, чем в "-" фазе. В этой связи сошлемся на результаты лабораторных экспериментов по разрушению образцов горных пород, в которых при изучении совместного воздействия напряжений - медленно возрастающего и знакопеременной высокочастотной добавки - было обнаружено, что введение последней ускоряет момент начала подвижки в материале образца [Соболев, 1993]. В определенном смысле приливное воздействие можно рассматривать как действующую на фоне тектонических напряжений знакопеременную добавку с суточным или полусуточным периодом колебаний и медленно меряющейся (с периодом две недели и более) интенсивностью - суточной вариацией. Повидимому, обнаруженный в области 6 эффект усиления сейсмичности с увеличением суточной вариации приливной силы Ar согласуется с результатами указанных лабораторных экспериментов.

Временные вариации преобладающей сейсмичности. Для выяснения того, как меняется преобладание сейсмичности во времени, интервал наблюдения (1973-1999 г.г.) был разбит на два подинтервала: 1973-1986 г.г. и 1987-1999 г.г. Для этих подинтервалов в таблице 1 в двух последних столбцах для каждой из рассмотренных областей приведены значения статистики s, обозначенные как s1 (для подинтервала 1973-1986 г.г.) и s2 (для подинтервала 1987-1999 г.г.). Эти значения, как правило, оказываются сниженными по сравнению с соответствующим значением s. Для части областей величины s1 и s2 остаются все еще значимыми, для другой части либо обе эти величины (области 7, 8, 10, 12), либо одна из них, оказываются малозначимыми (здесь принимается уровень значимости б=0.05, порог для которого sб=1.96). Характерно, что сниженные значения s относятся в основном к первой половине наблюдаемого периода (1973-1986 г.г.). В какой-то мере это можно объяснить сниженной сейсмической активностью в этот период. Например, в области 6 (Филиппины, характеристика Ar, s1=2.4) за 1973-1986 г.г. произошло 609 землетрясений, что составляет менее трети от общего их числа (2208). Другая, также вероятная причина малых значений s состоит в том, что в рассматриваемый период тектонические напряжения в данной области не достигли величин, характерных для другого периода наблюдения. Во всех приведенных случаях знак s не меняется, что косвенно указывает на отсутствие изменения направления тектонических напряжений.

Связь между сейсмичностью и приливной силой на глобальном уровне

Для того, чтобы выяснить, существуют ли статистические связи между частотой землетрясений и приливными силами на глобальном уровне, территория всей Земли разбивалась на ячейки; в дальнейшем учитывались только «активные» ячейки (ячейки с землетрясениями, превосходящими по величине пороговую магнитуду М0). Для каждой такой ячейки вычислялась мера преобладания s. Определялось число ячеек Nб=N(s >sб), в которых s превосходит величину sб, соответствующую заданному уровню значимости б, и доля таких ячеек Qб = Nб/N, где N - число всех ячеек. Полагая, что в случае отсутствия связи между рассматриваемой характеристикой и сейсмичностью статистика s имеет стандартное нормальное распределение (см. приложение 3), а Nб - биномиальное, можно ожидать, что Qб б, в противном случае Qб должна быть больше б. В таблице 3 приведены значения величины Qб для всех рассматриваемых характеристик приливной силы и трех значений б (0.02; 0.05; 0.1) при разбиении территории земного шара на ячейки размером 10х10 (пороговая магнитуда М0=4).

Таблица 3. Величины Qб для трех значений б

Как видно из таблицы, для характеристики Ar величина Qб значительно (в 2-4 раза) превосходит б, в то время как для всех других характеристик сравниваемые величины близки. Это свидетельствует о статистической связи между суточной вариацией Ar и частотой землетрясений на глобальном уровне.

Статистическая связь между характеристикой Ar и частотой землетрясений обнаруживается и при разбиении поверхности Земли на широтные сектора. Для этой характеристики на рисунке 9 показана зависимость меры s от широты. Как видно из рисунка, в большинстве случаев величина статистики s не превосходит 5%-го уровня значимости, однако для отдельных широтных секторов значения меры s оказались высоко значимыми. Максимальное значение s, близкое к 8, достигается вблизи широты 150; заметим, что в окрестности именно этой широты находится упоминавшаяся выше область 6 (Филиппины, рис. 8). Для остальных пяти характеристик (Fr , FSN , FEW , Fh , F) мера s принимала существенно меньшие значения.

Для выяснения того, существуют ли связь между магнитудой землетрясений и приливными силами на глобальном уровне, вычислялись корреляции между магнитудой и характеристиками приливной силы, как для всего земного шара, так и при разбиении его поверхности на меридиональные и широтные сектора. При анализе корреляций для всего земного шара только для одной из шести характеристик приливной силы - меридиональной компоненты FSN корреляция оказалась значимой (в этом анализе участвовало 107367 событий, магнитуда которых превосходила порог М0=4.5, начиная с которого график повторяемости мировых землетрясений выглядел линейным.). Коэффициент корреляции между этой характеристикой и магнитудой имел, правда, весьма малую величину, равную 0.07, что однако, почти на порядок превосходит однопроцентный порог значимости (последний в данном случае равен 0.008). При разбиении поверхности Земли на тридцатиградусные меридиональные сектора с шагом 50 корреляции (cor) между указанными характеристиками, как показывает рисунок 10, почти во всех секторах оставались положительными (непрерывной линией показан 5%-й уровень значимости). Повышенные корреляции наблюдались в двух меридиональных секторах западного полушария: 00-500 з.д. (cor0.3) и 1000-1500 з.д. (cor0.2). Аналогичный анализ, выполненный для широтных секторов земного шара, не выявил значимых корреляций между магнитудой и приливными силами.

Выводы

Выполнено исследование по нахождению на Земле областей, сейсмически чувствительных к различным компонентам приливной силы. Для его проведения предложена мера преобладания сейсмической активности, учитывающая длительность фазовых интервалов характеристик приливной силы, получено аналитическое выражение для суточной вариации приливной силы. Выполнение исследований базируется на разработаном комплексе программных средств (в среде Matlab), обеспечивающем выявление статистических связей между сейсмическими характеристиками и компонентами приливной силы. Для поиска областей, сейсмически чувствительных к приливной силе, разработана методика, включающая построение карт преобладания и вычисление меры преобладания сейсмической активности. Обнаружена статистическая связь частоты землетрясений с изменением суточной вариации приливной силы как для Земли в целом, так и для отдельных ее широтных секторов. Обнаружены, также, повышенные корреляции между магнитудой и меридиональной компонентой приливной силы как для Земли в целом, так и для ее меридиональных секторов. Указаны примеры областей на Земле, сейсмически чувствительных к различным компонентам приливной силы; большая часть найденных областей оказалась связанной с океаническими структурами. Мера преобладания сейсмической активности варьирует во времени, однако знак ее сохраняется, что указывает на относительно устойчивый характер тектонических напряжений в рассматриваемый период наблюдения.

Настоящая работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 99-05-64218, 00-07-90100). Авторы благодарны Левину Б.В. за внимание к работе и дискуссии в процессе выполнения указанных проектов.

Приложение 1

Характеристики приливной силы

При расчете приливных силы использовались следующие соотношения [Мельхиор, 1968]:

1. Вертикальная составляющая приливного вектора

Fr= k (3cos2 Z -1),

где Z - зенитное расстояние Луны, k=fMr/R3, f - постоянная тяготения, M - масса Луны, r - радиус Земли, R - расстояние от Земли до Луны.

2. Горизонтальная составляющая (алгебраическая величина проекции приливного вектора на направление азимута Луны A )

Fh= k (3/2)sin(2Z)

3. Меридианальная составляющая (проекция на направление Юг-Север)

FSN = Fhcos A

4. Широтная составляющая (на направление Запад-Восток)

FWE = Fhsin A

5. Модуль приливного вектора

F= k (3cos2 Z +1)1/2

Приложение 2

Каждое сейсмическое событие сопоставим с одной из двух фаз рассматриваемой приливной характеристики: "+" или "-". Будем рассматривать события как статистически независимые случайные величины. В случае, когда наступление события не зависит от фазы характеристики, вероятность того, что событие произойдет во время "+" фазы, равна p=T+/T, где T=T++ T- - общее время наблюдения. При условии, что за время T наблюдалось всего N =N+ + N- событий в "+" и "-" фазе, число событий N+ в "+" фазе подчиняется биномиальному закону распределения со средним Np и дисперсией у2=Np(1-p). При указанных условиях ожидаемое значение разности N+-Np равно нулю; в случае же, когда вероятность наступления события зависит от фазы, данная разность испытывает систематическое смещение. Поэтому нормированная разность

s=(N+-Np)/у

может служить критерием проверки гипотезы о независимости частоты наступления событий от фазы приливной характеристики. Малые значения s свидетельствуют в пользу этой гипотезы, а большие (по абсолютной величине) значения противоречат ей. Так как дисперсия s равна 1, то величину s , превосходящуя число 2 или 3, можно считать большой (в том смысле, что указанные значения маловероятны). Это следует из того, что нормированная разность при больших N аппроксимируется гауссовским распределением и вероятность того, что |s|>1.96 равна 0.05 [Кендалл, Стьюарт, 1973].

Выражение для s можно записать в другой форме, воспользовавшись следующими легко проверяемыми соотношениями:

Отсюда

Список литературы

1. Кендалл М. Дж., Стьюарт А. Статистические выводы и связи // М.: Наука, 1973. 900 c.

2. Мельхиор П. Земные приливы // М.:Мир. 1968. 482 с.

3. Николаев А.В., Верещагина Г.М. Об инициировании землетрясений землетрясениями // Докл. АН СССР, 1991, т. 318, № 2. C. 320-324

4. Николаев А.В., Николаев В.А. Связь афтершоков сильных землетрясений с приливными фазами как индикатор напряженного состояния среды // Докл. АН СССР, 1993, т. 330, № 2. C. 261-266

5. Николаев В.А. Связь сейсмичности с фазами отдельных приливных волн // Докл. АН СССР, 1994, т. 336, № 3. C. 383-386

6. Попов П.И., Воронцов-Вельяминов Б.А., Куницкий Р.В. Астрономия // М.: Просвещение, 1967.

7. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений // М.: Наука, 1993. 313 c.

8. Aoki S., Ohtake M., Sato H. Tidal modulation of seismicity: an indicator of the stress state? // In abstracts of the 29-th General Assembly of the IASPEI 1997, Thessaloniki, Greece. P. 347

9. Emter D. Tidal triggering of earthquakes and volcanic events // In Tidal Phenomena, Lect. Notes Earth Sci., Berlin, Springer-Verlag, 1997, v. 66. P. 293-310

10. Giovambattista R., Tyupkin Yu. Cyclic migration of weak earthquakes between Luniguana earthquake of October 10, 1995 and Reggio Emilia earthquake of October 15, 1996 (Northern Italy) // Journ. of Seismol. 2001, v. 5. P. 147-156

11. Heaton T.H. Tidal triggering of earthquakes // Geophys. J. Roy. Astr. Soc. 1975, v. 43. P. 307-326

12. Heaton T.H. Tidal stress tensor at the time of earthquakes // Bull. Seismol. Soc. Am. 1982, v. 72. P. 2181-2200

13. Palumbo A. Lunar and Solar tidal components in the occurrence of earthquakes in Italy // Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1986, v. 84. P. 93-99

14. Ryall F., Van Wormen J.D., Jones A.E. Triggering of microearthquakes by Earth tides, and other futures of the Truckee // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1968, v. 58. P. 215-248

15. Rydelek P.A., Sacks I.S., Scarpa R. On tidal triggering of earthquakes at Campi Flegrei, Italy // Geophys. J. Int. 1992, v. 109. P. 125-137

16. Tsuruoka H., Ohtake M., Sato H. Statistical test of the tidal triggering of earthquakes: contribution of the ocean tide loading effect // Geophys. J. Int. 1995, v. 122. P. 183-194

17. Vidale J.E., Agnew D.C., Johnston M.J., Oppenheimer D.H. Absense of earthquake correlation with Earth tides: an indication of high preseismic fault stress rate // J. Geophys. Res. 1998, 103. P. 24567-24572

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В рамках модели двух тел исследовались статистические связи между сейсмичностью и приливной силой, вызванной лунным притяжением. Сопоставлялись данные каталога землетрясений USGS/NEIC (161060 событий, 1973-1999 гг., ) с шестью характеристиками приливной силы: вертикальной, меридиональной и широтной компонентами, модулем горизонтальной компоненты, модулем вектора приливной силы, а также суточной вариацией приливной силы. Для исследования разработан комплекс программных средств в среде Matlab, обеспечивающий расчет характеристик приливной силы и построение карт преобладания сейсмической активности, которые показывают, в какой фазе характеристики приливной силы (положительной или отрицательной) преобладает частота землетрясений. Выводы о связях между приливной силой и сейсмичностью основаны как на виде карт преобладания, так и на специальной мере преобладания сейсмической активности, учитывающей различную продолжительность фаз приливной силы.

В результате исследования выявлена значимая статистическая связь суточной вариации приливной силы с частотой землетрясений как для Земли в целом, так и для ее отдельных широтных секторов. Обнаружена, также, повышенная корреляция между магнитудой и меридиональной компонентой приливной силы для отдельных секторов Земли. Разработана методика поиска областей, сейсмически чувствительных к приливной силе. Указаны примеры областей на Земле, сейсмически чувствительных к различным компонентам приливной силы; большая часть найденных областей оказалась связанной с океаническими структурами.

Abstract

The areas seismically sensitive to tidal force. E.F.Jurkov, V.G.Gitis

Statistical relationships between seismicity and the tidal force caused by a lunar attraction were investigated within framework of the two bodies model (161060 events, 1973-1999, 4?M?8.8). Data of the catalogue of earthquakes USGS/NEIC were compared to six characteristics of tidal force which are represented by vertical, longitudinal and latitudinal components, by module of the horizontal component, by module of the of tidal force vector, and by daily variation of the tidal force. To this end, software complex on base of Matlab environment was developed. It provides calculation of characteristics of tidal force and construction of maps of prevalence of seismic activity. These maps show in which phase of the characteristic of tidal force (positive or negative) frequency of earthquakes prevails. Conclusions about relationships between tidal force and seismicity are based both on a kind of the maps of prevalence, and a special measure of prevalence of the seismic activity which is taking into account various duration of phases of tidal force.

As a result of research statistical relationships between a daily variation of tidal force and frequency of earthquakes both for the Earth as a whole, and for separate latitudinal sectors is revealed. The raised correlations between magnitude and longitudinal component tidal force for separate sectors are found out. The technique of search of the areas seismically sensitive to tidal force is developed. Areas on the Earth, seismically sensitive to various components of tidal force are specified; the most of the found areas appeared connected with oceanic structures.

Размещено на Allbest.ru