ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ВОГНИЩА ЗЕМЛЕТРУСУ ЗА ДАНИМИ ОБМЕЖЕНОЇ КІЛЬКОСТІ СЕЙСМІЧНИХ СТАНЦІЙ

Дмитро  МАЛИЦЬКИЙ; Олександра АСТАШКІНА; Руслан ПАК; Андрій ГНИП; Маркіян ДОБУШОВСЬКИЙ

doi:10.17721/1728-2713.109.08

Автор(и)

Дмитро МАЛИЦЬКИЙ Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0002-9156-739X
Олександра АСТАШКІНА Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0009-0004-2065-4236
Руслан ПАК Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0001-8781-4688
Андрій ГНИП Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0002-2612-4234
Маркіян ДОБУШОВСЬКИЙ Карпатське відділення Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0009-0004-4358-2298

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2713.109.08

Ключові слова:

тензор сейсмічного моменту, фокальний механізм, матричний метод, синтетичні сейсмограми, кореляційний аналіз

Анотація

Вступ. Представлено метод визначення тензора сейсмічного моменту з використанням лише прямих P- і S-хвиль, менш чутливих до модельних ефектів поширення, ніж відбиті та заломлені хвилі, що значно підвищує точність і надійність методу. Вогнище землетрусу розглядається як точкове, із заздалегідь відомим розташуванням і часом початку події.

Методи. Поширення хвиль у середовищі, яке моделюється набором горизонтально-однорідних пружних шарів, обчислюється за допомогою матричного методу, що дає змогу виділяти лише прямі хвилі. На основі прямої задачі із використанням розв'язку узагальненого обернення показано алгоритм обернення спостережених хвильових форм з метою визначення компонент сейсмічного тензора М(t). Аналіз здійснено на основі записів землетрусу, що стався 22 лютого 2024 року у Східній Словаччині, використовуючи дані лише двох сейсмічних станцій Словацької мережі: sk19 (49.25°N, 21.93°E) та sk20 (49.21°N, 21.61°E).

Результати. Для перевірки достовірності отриманих параметрів вогнища землетрусу здійснено порівняльний аналіз синтетичних сейсмограм, розрахованих на основі методики математичного моделювання хвильового поля матричним методом і спостережуваних записів для прямих P- і S-хвиль на станції sk19. Проведено кореляційний аналіз прямих Р- і S-хвиль для спостережуваних і синтетичних сейсмограм. Результати аналізу показали високу достовірність визначеного тензора сейсмічного моменту для землетрусу 2024-02-22 (Східна Словаччина), отриманого шляхом обернення лише прямих хвиль.

Висновки. Використання точкового джерела у вигляді сейсмічного тензора, розміщеного всередині горизонтально-шаруватого півпростору, є ефективним для визначення фокальних механізмів землетрусів. Результати дослідження підтверджують доцільність використання лише прямих P- і S-хвиль для визначення тензора сейсмічного моменту, що сприяє підвищенню точності обчислень та зменшенню впливу модельних ефектів поширення.

Посилання

Aki, K., & Richards, P. G. (2002). Quantitative seismology. University Science Books.

Asano, K., Sekiguchi, H., & Iwata, T. (2024). Validation of Deep Velocity Structure Model in the Kyoto and Nara Basins Using Autocorrelation Functions of Strong Motion Records. Journal of Japan Association for Earthquake Engineering, 24(5), 45-57. https://doi.org/10.5610/jaee.24.5_45

Chen, Y.-C., Huang, H.-C., Iwata, T., & Asano, K. (2019). Strong Ground Motion Simulation of the 2016 ML 6.6 Meinong, Taiwan, Earthquake Using the Empirical Green's Function Method. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124(12), 12905–12919. https://doi.org/10.1029/2019JB017661

Chiles, J.-P., & Delfiner, P. (2012). Geostatistics: Modeling spatial uncertainty (2nd ed.). Wiley-Interscience.

Dreger, D. S., & Helmberger, D. V. (1993). Determination of source parameters at regional distances with single station or sparse network data. Journal of Geophysical Research, 98(B1), 1162–1179.

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, 86(B4), 2825–2852.

Hallo, M., & Gallovič, F. (2016). Fast and cheap approximation of Green function uncertainty for waveform-based earthquake source inversions. Geophysical Journal International, 207(2), 1012–1029.

Kubo, H., Asano, K., Iwata, T., & Aoi, S. (2020). Along-dip variation in seismic radiation of the 2011 Ibaraki-oki, Japan, earthquake (Mw 7.9) inferred using a multiple-period-band source inversion approach. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125(12), e2020JB019936. https://doi.org/10.1029/2020JB019936

Malek, J., Brokesova, J., & Novotny, O. (2023). New velocity structure of the Novy Kostel earthquake – swarm region, West Bohemia, determined by the isometric inversion. Pure and Applied Geophysics, 180, 2111–2134.

Malytskyy, D., & Asano, K. (2024). Seismic Moment Tensor and Focal Mechanism of the MW3.3 earthquake of May 11, 2021 in the Kyoto-Osaka Border Region Determined by Waweform Inversion. Baltic Journal of Modern Computing, 12(4), 434–442. https://doi.org/10.22364/bjmc.2024.12.4.05

Malytskyy, D., Fojtikova, L., Malek, J., Astashkina, O., Gnyp, A., Dobushovskyy, M., Pak, R., Melnyk, M., Nikulins, V., & Ignatyshyn, V. (2025). Seismic moment tensor and focal mechanism for earthquake of February 22, 2024 in Eastern Slovakia (12:54:15 UTC, 21.75°E, 49.03°N, depth 9 km, ML3.0). Геофізичний журнал (у друці).

Malytskyy, D. V. (2016). Mathematical modeling in seismology problems. Naukova Dumka [in Ukrainian].

Minson, S. E. (2024). Cross-fade sampling: extremely efficient Bayesian inversion for a variety of geophysical problems. Geophysical Journal International, 239(3), 1629–1649.

Pak, R. M. (2015). Modeling of a wave field perturbed by local sources in a vertically inhomogeneous half-space and calculation of synthetic seismograms. Geoinformatics, 4(56), 35–42 [in Ukrainian].

Schlomer, A., Hetenyi, G., Plomerova, J., Vecsey, L., Bielik, M., Bokelmann, G., Csicsay, K., Fojtikova, L., Friederich, W., Fuchs, F., Grad, M., Janik, T., Exnerova, H., K., Kolinsky, P., Malinowski, S., Meier, T., Mendecki, M., Papco, J., Szucs, E., Sule, B., Timko, M., Gyarmati, A., Weber, Z., Wesztergom, V., Zlebcikova, H., & AlpArray-PACASE Working Group. (2024). The Pannonian-Carpathian-Alpine seismic experiment (PACASE): network description and implementation. Acta Geodaetica et Geophysica, 59, 249–270. https://doi.org/10.1007/s40328-024-00439-w

Stiernström, V., Almquist, M., & Dunham, E. M. (2024). Adjoint-based inversion for stress and frictional parameters in earthquake modeling. Journal of Computational Physics, 519, 113447.

Thomson, W. T. (1950). Transmission of elastic waves through stratified solid medium. Journal of Applied Physics, 21(2), 89–93.

Vavryčuk, V., & Kuhn, 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