Modeling of earthquake source parameters on December 12, 2018 (08:49:56,16; 36,4478° N; 140,5788° E; H = 62,0 km; Mw = 4,3, Japan)

Р.М. Пак; О.Д. Грицай

doi:10.24028/gzh.v43i4.239962

Автор(и)

Р.М. Пак Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України; Національна академія сухопутних військ ім. гетьмана П. Сагайдачного, Україна
О.Д. Грицай Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України; Національний університет «Львівська політехніка», Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.v43i4.239962

Анотація

Моделювання параметрів вогнища землетрусу, таких як орієнтація площини розриву та напрямок посувки на площині, є важливим для розуміння фізики процесів у ньому, визначення напружено-деформованого стану геологічного середовища та оцінювання сейсмічної небезпеки. Для моделювання параметрів вогнища землетрусу, що відбувся 12 грудня 2018 р. о 08 :49 :56,16 (UTC) в Японії (36,4478° N, 140,5788° E, регіон Northern Ibaraki Pref) на глибині 62 км магнітудою Mw = 4,3, застосовано обернення хвильових форм для визначення тензора сейсмічного моменту і зображення через фокальний механізм. Вогнище землетрусу розглянуто як точкове джерело сейсмічних хвиль, які поширюються у середовищі, представленому набором горизонтально-однорідних пружних шарів. На основі прямої задачі, яку розв’язують за допомогою матричного методу, з використанням розв’язку узагальненого обернення і виділенням лише прямих хвиль, застосовано алгоритм визначення компонент сейсмічного тензора. Вхідними даними для визначення компонент сейсмічного моменту обрано дані лише прямих P-хвиль зі спостережуваних записів на шести сейсмічних станціях японської локальної мережі NIED F-net: TSK, YMZ, ASI, ONS, SBT, KSK. Компоненти тензора сейсмічного моменту визначено через обернення хвильових форм за допомогою матричного методу. Проведено порівняння отриманих результатів, представлених фокальним механізмом, з результатами, отриманими Національним науково-дослідним інститутом наук про Землю, щодо стійкості до стихійних лих (NIED CMT solutions). У результаті порівняння механізмів вогнища зроблено висновок, що запропонований алгоритм визначення компонент тензора сейсмічного моменту можна застосовувати, якщо неможливо використати інший метод або необхідне певне уточнення для іншого методу. Особливо такий підхід актуальний для регіонів з невисоким рівнем сейсмічності та недостатньою кількістю станцій. Крім того, цей метод дає можливість зменшити вплив ефектів неточної моделі середовища, оскільки прямі хвилі зазнають набагато меншого спотворення, ніж відбиті й конвертовані, що, в свою чергу, підвищує точність і надійність методу.

Посилання

Malytskyy, D. (2010). Analytic-Numerical Approaches to the Calculation of Seismic Moment Tensor as a Function of Time. Geoinformatik, (1), 79—85 (in Ukrainian).

Malytskyy, D. (2016). Mathematical Modeling in the Problems of Seismology. Kyiv: Naukova Dumka, 241 p. (in Ukrainian).

Malytskyi, D., Hnyp, A., Hrytsai, O., Murovska, A., Kravets, S., Kozlovskyi, E., & Mykyta, A. (2018). Source mechanism and tectonic setting of 29.09.2017 earthquake near Stebnyk Geodynamics, (1), 100—110. https://doi.org/10.23939/jgd2018.01.10 (in Ukrainian).

Molotkov, L.A. (1984). Matrix method in the theory of wave propagation in layered, elastic and

liquid media. Leningrad: Nauka, 201 p. (in Russian).

Pak, R.M. (2017). Modeling of wave field, which has been excited of deep or superficial source in horizontally layered half-space. Geodynamics, (1), 114—124. https://doi.org/10.23939/jgd2017.01.114 (in Russian).

Roganov, Yu., & Pak, R. (2013). Representation of potentials from point sources for a homogeneous isotropic medium in the form of Bessel—Mellin integrals. Geofizicheskiy Zhurnal, 35(2), 163—167. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v35i2.2013.111361 (in Ukrainian).

Aki, K., & Richards, P.G. (2002). Quantitative seismology. Theory and methods. Sausalito, California: University Science Books.

Cronin, V. (2004). A Draft Primer on Focal Mechanism Solutions for Geologists. Baylor University.

D’Amico, S. (2014). Source parameters related to a small earthquake swarm off-shore of Malta (central Mediterranean). Development in Earth Science, 2, 8—13.

Dreger, D.S., & Helmberger, D.V. (1993). Determination of source parameters at regional distances with three-component sparse network data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 98(B5), 8107—8125. https://doi.org/10.1029/93JB00023.

Dreger, D.S. (2003) TDMT_INV: Time domain seismic moment tensor inversion. International Geophysics, 81. https://doi.org/10.1016/S0074-6142(03)80290-5.

Dziewonski, A.M., Chou, T.A., & Woodhouse, J.H. (1981). Determination of earthquake source parameters from waveform data for studies of regional and global seismicity. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 86(B4), 2825—2852. https://doi.org/10.1029/JB086iB04p02825.

F-net Broadband Seismograph Network. (2018). Retrieved from http://www.fnet.bosai.go.jp/top.php.

Godano, M., Bardainne, T., Regnier, M., & Deschamps, A. (2011). Moment tensor determination by nonlinear inversion of amplitudes. Bulletin of the Seismological Society of America, 101(1), 366—378. https://doi.org/10.1785/0120090380.

Hardebeck, J.L., & Shearer, P.M. (2003). Using S/P amplitude ratios to constrain the focal mechanisms of small earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 93(6), 2432—2444. https://doi.org/10.1785/0120020236.

Herrmann, R.B. (2008). Toward automated focal mechanism and moment determination for the continental U.S. — an ANSS product. Final Technical Report USGS Grant 05HQGR0047.

Herrmann, R.B., Withers, M. & Benz, H. (2008). The April 18, 2008 Illinois earthquake: an ANSS monitoring success. Seismological Research Letters, 79(6), 830—843. https://doi.org/10.1785/gssrl.79.6.830.

Kikuchi, M., & Kanamori, H. (1991). Inversion of complex body waves — III. Bulletin of the Seismological Society of America, 6(81), 2335—2350.

Kozlovskyy, E., Maksymchuk, V., Malytskyy, D., Tymoschuk, V., Hrytsai, O., & Pyrizhok, N. (2020). Structural-tectonic and seismic characteristics relationships in the Central part of the Transcarpathian internal depression. Geodynamics, 1(28), 62—70. https://doi.org/10.23939/jgd2020.01.062.

Malytskyy, D., & D’Amico, S. (2015). Moment tensor solutions through waveforms inversion. Published by Mistral Service S.a.S., 25 p.

Malytskyi, D., Muyla, O., Pavlova A., & Hrytsai, O. (2013). Determining the focal mechanism of an earthquake in the Transcarpathian region of Ukraine. Visnyk Kyyivs’koho natsional’noho universytetu imeni Tarasa Shevchenka. Heolohiya, 4(63), 38—44.

Miller, A.D., Julian, B.R., & Foulger, G.R. (1998). Three-dimensiona1l seismic structure and moment tensors of non-double-couple earthquakes at the Hengill-Grensdalur volcanic complex, Iceland. Geophysical Journal International, 133(2), 309—325. https://doi.org/10.1046/j.1365-246X.1998.00492.x.

Pavlova, A., Hrytsai, O., & Malytskyy, D. (2014). Determining the focal mechanisms of the events in the Carpathian region of Ukraine. Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems, 3, 229—239. https://doi.org/10.5194/gi-3-229-2014.

Šílený, J., Panza, G.F., & Campus, P. (1992). Waveform inversion for point source moment tensor retrieval with variable hypocentral depth and structural model. Geophysical Journal International, 109(2), 259-274. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1992.tb00097.x.

Sipkin, S.A. (1986). Estimation of earthquake so-urce parameters by the inversion of waveform data: Global seismicity, 1981—1983. Bulletin of the Seismological Society of America, 76, 1515—1541.

Vavryčhuk, V., & Kühn, D. (2012). Moment tensor inversion of waveforms: a two-step time frequency approach. Geophysical Journal International, 190(3), 1761-1776. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2012.05592.x.

Wéber, Z. (2006). Probabilistic local waveform inversion for moment tensor and hypocentral location, Geophysical Journal International, 165(2), 607—621. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.02934.x.

Wéber, Z. (2016). Probabilistic waveform inversion for 22 earthquake moment tensors in Hungary: new constraints on the tectonic stress pattern inside the Pannonian basin. Geophysical Journal International, 204(1), 236-249. https://doi.org/10.1093/gji/ggv446.

Zhu, L., Akyol, N., Mitchell, B., & Sozbiliz, H. (2006). Seismotectonics of western Turkey from high resolution earthquake relocations and moment tensor determinations. Geophysical Research Letters, 33(7), L07316. https://doi.org/10.1029/2006GL025842.