(1/4) Любопытные явления на исходе 100 дней афтершоков

Прошло более 100 дней очень интенсивного афтершокового процесса. Очаговая область Камчатского мега-землетрясения продолжает работать, удивлять и подкидывать небольшие сюрпризы. Вот и в разгар ноябрьских каникул (3 и 4 ноября) она порадовала нас серией ощутимых землетрясений. Хороший повод оглянуться назад, и посмотреть, как вёл себя очаг землетрясения все это время, и какое место занимает среди наиболее значительных событий наш ноябрьский рой землетрясений.

Роем землетрясений называется серия близких событий, в которой нет явно выделяющегося главного события (по магнитуде). То есть происходит несколько «равноранговых» событий, сопровождающихся более слабыми дочерними событиями (как бы афтершоками роя). В нашим случае мы зафиксировали четыре явно равноранговые землетрясения (5.9, 6.0, 6.0, 6.0), ещё 15 с М ≥ 5.0, а всего – более 70 событий.

Не секрет, что афтершоковый процесс, при том, что он (в среднем) подчиняется некоторым эмпирическим закономерностям (закон Омори, закон Бота) сам по себе не однороден. Каждый отдельный афтершок может породить свою последовательность дочерних событий, но может остаться просто одиноким афтершоком без потомков, и все это формирует сложную фрактальную структуру процесса. По этой причине, несмотря на неумолимое постепенное затухание, такие всплески энергии, который мы наблюдали в начале ноября в принципе разрешены. Кроме того, получается, мы стали свидетелями чистейшего роя землетрясений, вложенного в афтершоковую последовательность. Воистину, прелюбопытнейшее явление!

(2/4) Особенности выделения энергии

Давайте посмотрим, как было устроено выделение энергии в очаговой области мега-землетрясения. Для этого будем суммировать энергию землетрясений (выраженную в Джоулях) в каждых сутках, и получившиеся значения нанесем на график. Эти данные мы отложим на левой (синей) оси графика. 29 июля UTC (на графике – День №0) мы исключим, потому что энергия основного толчка в любом случае многократно превышает суммарную энергию всех остальных афтершоков вместе взятых и будет мешать наслаждаться особенностями временного ряда.

Поскольку нашу очаговую область мы считаем единой системой, работающей в «едином замысле», то для наглядности переведем дневную энергию обратно в условную эквивалентную магнитуду – как будто бы вся дневная энергия бы выделилась в единственном афтершоке. Эти данные будем откладывать по правой (зеленой) оси.

При выполнении этих трюков будем опираться на моментные магнитуды наших афтершоков и на формулу Канамори, связывающую моментную магнитуду и энергию (MW ~ lgE). Поскольку для наиболее сильных афтершоков моментные магнитуды по собственной методике КФ (RSMT), то целесообразно пользоваться именно этим соотношением. Более слабые события можно перевести в моментные магнитуды, опираясь на известные корреляционные соотношения, а неизбежными ошибками можно пренебречь, поскольку вклад в суммарную энергию от слабых магнитуд гораздо меньше, чем от умеренных и сильных.

Итак, вашему вниманию представляются два эквивалентных графика выделившейся сейсмической энергии – дифференциальный (показана энергия в каждый отдельный день) и кумулятивный (каждому дню ставится в соответствие сумма энергий текущего дня и всех предыдущих дней).

Что мы видим на этих картинках? Прежде всего – максимальное количество энергии в афтершоковом процессе выделилось в ходе двух афтершоков – 13 и 18 сентября. По сравнению с этими пиками выделения энергии весь остальной процесс оставался весьма умеренным. В общем, все пики выделения энергии связаны с относительно сильными событиями. День №1 (30.07) – MW = 6.8, День №5 (3.08) – MW = 6.7. Среди этих пиков можно заметить и маленький бугорок в районе сотого дня – это и есть наш ноябрьский рой.

Если построить рейтинг дней по выделившейся энергии, то 4 ноября займет седьмое место, а 3 ноября – девятое. Однако, если суммировать энергию этих двух дней, то в целом это событие сможет прыгнуть сразу на пятое место. С одной стороны это немного нечестно по отношению к другим дням, но если рассматривать этот рой как единое событие, «размазанное» на два дня, то так мы можем оценить его масштаб и соотнести с сильнейшими афтершоками, которые выделяют энергию импульсно, одномоментно.

Что ж, пятое место после ста дней с момента основного толчка – хорошее достижение, на наш взгляд. Однако – не выдающееся, за пятое место даже утешительных медалей не выдают.

Предвидя неизбежные вопросы, напишем пару слов о кумулятивном графике выделения энергии. Такое представление удобно использовать для оценки скорости выделения сейсмической энергии. По ее изменению тоже можно будет делать заключения о том, что происходило в этот момент в очаговой области, и попробовать нащупать некоторые закономерности.

И, напоследок, обратите внимание на данные об эквивалентных магнитудах. Мы видим, что в среднем выделившаяся энергия снижается, но дисперсия – растет. То есть, становятся более вероятными «тихие» дни, но «дни высоких энергий» также возможны, хотя их частота снижается – перед ноябрьским роем прошел почти месяц с эквивалентными дневными магнитудами менее 6. Любопытно (но ожидаемо), что режим выделения энергии сменился после сильнейшего афтершока – тихих дней явно стало больше. Совершенно ясно, что эта тенденция будет сохраняться и впредь.

(3/4) Закономерности, тенденции и пространственные неоднородности афтершоков

Теперь давайте посмотрим на ноябрьский рой с высоты птичьего полета и порассуждаем о возможности более сильных событий в очаговых зонах. Тем более, что некоторой частью жителей Камчатки овладели подозрения, что пережитый нами рой землетрясений может спровоцировать более сильное событие, сравнимое с тем, что мы пережили 29 июля.

Мы оцениваем этот вариант развития событий как крайне маловероятный. В пользу этого можно привести несколько соображений.

1. Все данные говорят о том, что афтершоковый процесс развивается нормально и укладывается в эмпирические закономерности, как по количеству событий в единицу времени, так и по магнитуде сильнейших афтершоков.
2. За достоверную эпоху мы не знаем ни одного события класса «мега-землетрясение», которое бы сопровождалось аналогичным парным событием. Если посмотреть на более слабые события, то пары встречаются, но чрезвычайно редко.
3. Судя по графику выделения энергии, после сильнейшего афтершока произошло «переключение» режима работы очаговой зоны, и теперь афтершок, превышающий наш порог стал ещё менее вероятным. Напоминаем, что мы ожидаем, что в афтершоковом процессе больше не произойдет афтершоков с магнитудой более 6.5. Скорее всего, в ближайшем будущем мы ещё понизим наши ожидания.

Интересно также обсудить расположение роя 3–4 ноября. Взгляните на карту, на которую нанесены все обработанные афтершоки за месяц с 3 октября по 4 ноября. Мы видим, что очаговая зона работает неравномерно и в некоторых местах землетрясений происходит намного больше, чем в других. Можно предположить, что в таких местах существуют активные геологические структуры, которые интенсивно прорабатывается в ходе релаксационных процессов в очаге. Что характерно, они показывали роевую активность и до землетрясения 29 июля. Если угодно – это «роевые места».

(4/4) Ещё один забавный факт (и ещё один дополнительный в заключение)

Если мы попробуем оценить характерный размер активизировавшейся области (например грубо обведем его эллипсовидной кривой, ориентируясь на сильнейшие события), то обнаружим, что этот размер приблизительно соответствует землетрясению с магнитудой равной эквивалентной магнитуде энергии роя. То есть землетрясение, имеющая энергию равную энергии ноябрьского роя должно было бы сформировать очаговую область соответствующую данному рою землетрясений.

Таким образом, можно пофантазировать, что мы могли бы получить ещё один сильный афтершок с магнитудой MW = 6.4, а не серию землетрясений с магнитудой M ≤ 6.0. Но получилось, как получилось. Как сказал поэт, «лучше по чуть-чуть долго, чем много, и за один раз».

Кстати, магнитуда этого гипотетического афтершока все-таки не превышает установленный ожидаемый порог (6.5). Мелочь, а приятно.

В заключение добавим, что механизмы самых сильных землетрясений роя оказались похожими на механизм основного толчка и большинства сильных афтершоков. Кстати, этот пункт можно было бы добавить в копилку фактов о «нормальности» афтершокового процесса.

Вулкан Шивелуч.

Сейсмичность.
R=9.5; Ks пред.=4.0
Выше фона.
Количество событий в районе вулкана 11.
Прерывистое спазматическое вулканическое дрожание до 0.32 мкм/сек.
02:42 Серия поверхностных событий возможно сопровождавшая слабые пепловые выбросы.
Корректный сейсмический мониторинг невозможен из-за повышенной сейсмичности на вулкане Ключевской.

https://www.emsd.ru/~ssl/monitoring/main.htm активность вулканов Камчатки

@kbgsras

Ощутили?