ИЗУЧЕНИЕ АНОМАЛИЙ В ОЧАГОВОЙ ОБЛАСТИ СИМУШИРСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 2006 г. НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СПУТНИКОВЫХ ДАННЫХ GRACE

Гравитационное поле Земли содержит важную геофизическую информацию о внутреннем строении Земли, о процессах в земной коре и мантии. До 2000-х годов гравитационное поле изучалось, в основном, с помощью наземных измерений и моделирования. Однако гравиметрическая сьемка неравномерно охватывала всю земную поверхность. С применением спутниковых технологий исследования аномалий гравитационного поля существенно продвинулись. Большой вклад в настоящее время в изучение данного силового поля внесли космическая система GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) и ее аналог GRACE-FO (проект NASA – ESA – DLR) [1]. Благодаря реализации этого проекта стало возможным получать информацию о гравитационном поле с периодичностью 30 дней, в том числе и в очаговых зонах сильных землетрясений (Mw> 8).
Полученные спутниковые данные представлены в базе данных NASA [2]. Результаты предварительной обработки содержат информацию о гармонических коэффициентах и параметре EWH. Данная характеристика задается как превышение высоты вод Мирового океана, находящихся в относительно спокойном состоянии, над геоидом. Согласно [3], параметр EWH рассчитывается на основе теории гравитационного поля с учетом того, что упругая деформация Земли моделируется в результате нагрузки водного слоя на поверхность геоида.
Актуальной научной проблемой является изучение возмущенной геосреды и аномальных гравитационных областей, возникших при сильнейших землетрясениях с магнитудой Мw> 8 в зонах субдукции и глубокофокусных землетрясений c глубиной очага до 600 км. Курило-Камчатская дуга является субдукционной зоной и одним из самых сейсмически активных регионов [4]. Целью нашей работы является уточнение вариаций геосреды в области очага сильнейшего Симуширского землетрясения (15.11.2006 г.) с магнитудой Mw=8.3 по спутниковым данным GRACE.
При изучении возмущенной геосреды в районе исследования использовались геофизические данные каталога USGS [5]. Анализ геоинформации выполнялся по следующим параметрам: магнитуда Mw>4.5, период исследования и характеристики пространственных областей сейсмоактивных районов. Были оценены размеры пиковой (плейстосейстовой) области Симуширского землетрясения, которые составили по широте 44.5оN – 48.6oN и долготе 150.2oE – 156.2oE. По данным Камчатского филиала ЕГС (Единой Геофизической службы) РАН геодинамическая активность в эпицентральной области этого землетрясения длилась с июля 2006 г. по март 2009 г. [6]. За этот период в исследуемом сейсмоактивном районе было зарегистрировано более 1000 землетрясений.
В работе рассматривался временной промежуток с января 2006 г. по январь 2007 г., за который сформирован архив геоинформации по форшоковой и афтершоковой активности с Мw>4.5 в пиковой области исследуемого сейсмособытия. Обработка спутниковых данных GRACE осуществлялась в рамках разработанной методики построения цифровых карт с помощью авторского специализированного пакета и программы Surfer. По цифровым картам пространственного распределения параметра EWH проанализирована возмущенная геосреда в районе очага Симуширского землетрясения. Эпицентр землетрясения Mw=8.3 находился в зоне сгущения изолиний параметра EWH, характеризующей быстрое изменение градиента, между двумя аномальными областями: положительной и отрицательной. Восточнее расположена область опускания водной поверхности (отрицательные значения EWH), а западнее – поднятие водной поверхности (положительные значения EWH).
Выявлено, что в исследуемом районе в 2006 г. аномальные области ориентированы в направлении SE –NW, что согласуется с результатами о структуре исследуемого очага, приведенными в [7]. По данным USGS [5] амплитуда вертикального смещения в районе очаговой зоны доходила до 8 метров. Максимальную деформацию испытала часть приостровного склона, а именно здесь наблюдается зона сгущения изолиний EWH. Для анализа выявленных аномальных областей и исследования геодинамической ситуации перед Симуширским землетрясением нами рассчитывался модифицированный индекс аномальности [8]. На основе анализа пространственного распределения этого индекса обнаружено, что в исследуемом районе за два месяца до землетрясения с Мw=8.3 возникли две гравитационные аномалии, которые позднее, в ноябре 2006 г., наблюдались с меньшими размерами. В связи с этим, дальнейшее изучение аномальных областей, возникших при подготовке сильнейших цунамигенных землетрясений, будет направлено на уточнение параметров аномалий и оценку их геометрических характеристик.