Новая модель поверхности разрыва Камчатского землетрясения 29.07.2025 и ее верификация по независимым данным

Землетрясение 29 июля 2025 г. с магнитудой Mw 8.8 произошло в зоне субдукции у южной оконечности п-ова Камчатка, где Тихоокеанская плита погружается под Охотоморскую со скоростью около 83 мм/год [Argus et al., 2011], практически в той же области, что и землетрясение 4 ноября 1952 г. с магнитудой 8.8–9.0. К настоящему времени опубликовано более десятка моделей поверхности разрыва этого события. Они хорошо согласуются по протяженности очага, сейсмическому моменту и глубине области максимальных смещений (10–30 км), однако принципиально расходятся в оценке подвижки на пологой части контакта плит вблизи океанического желоба: от моделей, в которых эта часть остается практически незатронутой [Tang et al., 2026], до моделей со смещениями у желоба, сопоставимыми с максимальными [Zhu et al., 2026; Himematsu, Munekane, 2026]. Именно эта часть разрыва определяет вертикальные смещения дна и эффективность генерации цунами. При этом, как показано в [Tang et al., 2026], решения с разными условиями на верхней кромке разрыва, построенные по одному и тому же набору данных, различаются по невязкам менее чем на 3%, то есть распределение подвижки у желоба определяется выбранной регуляризацией, а не данными. Разрешение этой неоднозначности требует привлечения данных, дополнительно ограничивающих вертикальную составляющую смещений, и независимой проверки решения.
Нами представлена новая модель поверхности разрыва, уточняющая предложенную ранее [Михайлов и др., 2025]. Набор исходных данных существенно расширен. Помимо горизонтальных, в решение обратной задачи включены вертикальные косейсмические смещения на пунктах Камчатской сети ГНСС. К 1192 значениям поля смещений в направлении на спутник, полученным по радарным снимкам Сентинель-1А и 1С с восходящих орбит, добавлены 1310 значений с нисходящей орбиты. Совместное использование данных с орбит двух направлений заметно улучшает обусловленность обратной задачи, особенно для элементов разрыва вблизи желоба.
Смещения земной поверхности от единичных подвижек на элементах разрыва рассчитывались для сферической радиально расслоенной Земли [Pollitz, 1996]. Поскольку смещения измерены только на суше, по одну сторону от очаговой области, угол падения по ним определяется неустойчиво, поэтому углы простирания и падения элементов задавались по независимой модели геометрии зоны субдукции Slab2 [Hayes et al., 2018]. Обратная задача решалась с условиями гладкости поля смещений и близости направления подвижки к заданному. Данные о цунами при построении модели не использовались.
Новая модель включает четыре плоскости по падению с углом падения, возрастающим от 6° у желоба до 25° на глубине, и два сегмента по простиранию; ее длина составляет 510 км, ширина 175.3 км, глубины от 5 до 40 км, поверхность разрыва разбита на 102 элемента. Среднеквадратические отклонения расчетных смещений поверхности Земли в направлении на спутник от измеренных составили 5.2 и 6.7 см для восходящей и нисходящей орбит (при максимальных смещениях 130 и 96 см), для горизонтальных и вертикальных смещений на пунктах ГНСС — 2.0 и 1.7 см. Максимальное смещение 14.9 м получено на глубинах 15–20 км; вверх по падению смещения убывают в среднем до 3 м (максимум около 5 м) на глубинах 5–10 км, вниз по падению — до 3 м на глубинах 30–40 км. Средневзвешенное по площади смещение равно 6 м, подвижка близка к чистому надвигу. На элементы выше 25 км приходится 83% сейсмического момента. При зависящем от глубины модуле сдвига (эффективное значение 35 ГПа) сейсмический момент составил 1.96·10²² Н·м (Mw 8.79), что согласуется с оценками КФ ФИЦ ЕГС РАН, USGS и GCMT.
Таким образом, разрыв в новой модели достигает глубины 5 км, но с амплитудой примерно втрое меньше максимальной, и по этому признаку модель занимает промежуточное положение между двумя группами опубликованных решений. Существенно, что геометрия разрыва задана независимо, и подвижка на малых глубинах является результатом решения обратной задачи, а не следствием выбора условия на верхней кромке.
Модель верифицирована по независимым данным цунами. Расчетные волновые формы сопоставлены с записями шести ближайших к источнику глубоководных станций DART. Обе модели дают близкие к наблюденным времена вступления волны. Модель USGS завышает размах колебаний уровня в 1.6–2.9 раза, тогда как новая модель дает от 66 до 131% наблюденных значений.
Сопоставление с моделью очага 1952 г., построенной по записям цунами с учетом фазовой поправки [Fujii, Satake, 2026], подтверждает, что поля смещений двух событий дополняют друг друга: напротив Авачинского залива в 1952 г. значительные смещения произошли на большой глубине, а в 2025 г. здесь они близки к нулю; южнее максимум подвижки в 1952 г. приходился на глубины 0–9 км, а в 2025 г. — на 10–25 км. Средняя подвижка новой модели близка к верхней оценке дефицита смещений, накопленного за 73 года (6.1 м), однако максимальные смещения превышают ее более чем вдвое, что характерно и для всех опубликованных моделей. В качестве объяснений в литературе рассматриваются неполная разгрузка контакта плит в 1952 г., динамическое превышение подвижки над статически равновесной и сегментация контакта по падению.
Полученные результаты подтверждают высокую информативность спутниковых геодезических данных для построения моделей очагов сильных землетрясений и оценки сейсмического потенциала зон субдукции.
Финансирование:
Исследования авторов выполнены в рамках госзаданий их организаций: ФГБУН Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Московский государственный университет
имени М. В. Ломоносова и Камчатский филиал ФГБУН Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН».