МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ В СТРУКТУРЕ ГЕОМАГНИТНЫХ ВАРИАЦИЙ В СВЯЗИ С ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ В ЗОНЕ ВРАНЧА В.Бахмутов, Ф.Седова, Т.Мозговая Институт геофизики. - презентация

1 МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ В СТРУКТУРЕ ГЕОМАГНИТНЫХ ВАРИАЦИЙ В СВЯЗИ С ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ В ЗОНЕ ВРАНЧА В.Бахмутов, Ф.Седова, Т.Мозговая Институт геофизики им. С.И.Субботина НАН Украины, г.Киев

2 Цель настоящей работы – на примере зоны сосредоточенной сейсмичности (Вранча) показать, как напряженно-деформированная среда откликается на те или иные геомагнитные возмущения и с какими именно морфологическими признаками в структуре геомагнитных вариаций связана последующая реакция очага землетрясений.

3 Ukrainian magnetic observatories

4 The map of observatories and Vrancea Earthquakes On example of the Vrancea seismic zone the correlation between geomagnetic field disturbances and earthquakes is shown. Geomagnetic situation was studied in cases of more then 200 earthquakes with intermediate-depth hypocenters beneath Vrancea zone during the period of yy, yy. The analyses of geomagnetic variations in relation with earthquakes was carried out according to middle-latitude Ukrainian geophysical stations Jastrebovka (Crimea, 45.5°N, 34.1°E), Koretsc (50.6°N, 27.2°E), Kiev (50.6°N, 30.3°E) and Polish observatory Belsk (51,9°N, 20,8).

5 Область глубокофокусных землетрясений здесь вытянута в виде узкой полосы длиной 90км и шириной 25км. Очаги землетрясений расположены как в земной коре, так и в верхней мантии на глубинах 100–180 км. Глубокофокусные толчки характеризуются большой сейсмической энергией, наиболее сильные землетрясения достигают магнитуды М>7. 3D seismic tomographic image (Martin et al., 2006) and hypocenters of the earthquakes (white dots represent the intermediate-depth seismicity from Oncescu et al. (1999) and red circles are the largest events). The blue isosurface is the 2% positive P-wave anomaly. The top surface represents the topography. Beachballs of the focal mechanism solutions are in map view.

6 Нами было проанализировано более 150 глубокофокусных и около 60 коровых толчков во Вранче за 1977г и период гг. За характеристику сейсмичности приняты энергетический класс толчка (Кэн) и глубина очага (h км). Геомагнитная обстановка в связи с землетрясениями исследовалась вне зависимости от их энергетического класса. Анализировались значения Н-компоненты геомагнитного поля по магнитограммам, полученным на среднеширотных геофизических станциях в Ястребовке (Крым, 45.5 N, 34.1 E) и Корце (50.6 N, 27.2 E).

7 Геомагнитная активность по годовым Кр и суммарный за год энергетический класс толчков в зоне Вранча. Очевидно, что общий ход кривой сейсмичности за период 1988 –1996гг. в целом соответствует кривой геомагнитной активности Рассматриваемый период наблюдений охватывает как годы пониженной геомагнитной активности, когда среднесуточные Кр=15-20, так и годы повышенной активности с относительно высокими значениями, когда Кр>20.

8 Амплитуды Н в максимуме развития суббури по наблюдениям на среднеширотных станциях в Корце и Ястребовке. Годы повышенной геомагнитной активности выделены шрифтом. ГодыАмплитуды (нТл)ΣКр ср.год , , , , , , , , , ,5

9 Было введено понятие «главного градиента» – наибольшего перепада в горизонтальной Н-компоненте магнитного поля, который может предшествовать толчку в интервале от нескольких суток до месяца и более, и «градиентов» (перепадов) поля в непосредственной близости к толчку. Вначале для каждого сейсмического события нами проводилась оценка геомагнитной активности по суточным значениям Кр-индексов и было выявлено, что глубокофокусным землетрясениям во Вранче предшествуют значительные перепады в геомагнитном поле. Сами же сейсмические события происходят в основном в слабо возмущенные или в спокойные дни (85%), и только около 15% событий были зарегистрированы на фоне геомагнитных возмущений ( Кр>30). Экстремальные значения Н-составляющей за каждый час в ходе подготовки и в момент землетрясения г. в районе Вранча

10 Временной интервал t (в сутках): от «главного градиента» в магнитном поле до глубокофокусного землетрясения (а); от «градиента», предшествующего глубокофокусным (черный) и коровым (штрих) толчкам во Вранче (б). Был сделан вывод, что даже по традиционной оценке геомагнитной активности по Кр-индексам, связь последней с сейсмичностью в зоне Вранча всегда положительна если учтены временные интервалы от «градиента» (перепада в геомагнитном поле) до толчка.

11 Последующая работа по выявлению связи сейсмичности только с амплитудными характеристиками геомагнитной возмущенности (по индексам активности или ежечасным экстремальным значениям компонент поля) показала, что связь не всегда однозначна. Анализ геомагнитной обстановки за десятилетний период наблюдений (1977, гг) показал, что не геомагнитная активность в целом, а определенные морфологические признаки в спектре вариаций магнитного поля способствуют реализации сейсмической энергии. Для зоны Вранча таким признаком является околополуночная полярная суббуря.

12 Суточное распределение суббурь перед коровыми и глубокофокусными землетрясениями в зоне Вранча за период гг. Результаты по анализу магнитограмм обсерваторий Ястребовка и Корец. Распределение суббурь (результаты по Н-компоненте геомагнитного поля) в зависимости от времени суток и связанных с ними коровых и глубокофокусных землетрясений. Очевидно максимум суббурь приходится на UT (22-02 LT)

13 The significant statistical material has demonstrated that the polar sub- storms and their middle-latitudinal manifestation is a trigger mechanism for realization of the seismic energy in Vrancea. A copy of the magnetogram of from the magnetic observatory Yastrebovka It has been found that realization of seismic energy is related to abrupt changes (gradients) in H-component of geomagnetic field. The energetic class of the earthquake is connected with the amplitude of the change in H-component. The differences between duration of near-midnight polar sub- storms preceding the earthquakes on the various depths have been determined.

14 Зависимость между энергетическим классом (Кэн) глубокофокусных толчков и осредненными значениями амплитуд Н-составляющей в максимуме развития околополуночной полярной суббури за период гг (цифрами указано количество суббурь). Энергетический класс землетрясений во Вранче достаточно стабильный и колеблется в пределах Кэн=9-11 как для глубокофокусных землетрясений, так и для толчков в земной коре. Более слабые толчки (К 11 – около 7%.

15 Значения амплитуд Н перед мелкофокусными толчками сопоставимы с величинами, характерными для суббурь перед глубокофокусными землетрясениями и в основном колеблются от 50 до 90 нТл. Диапазон измененияН перед глубокофокусными толчками несколько шире.

16 Анализ продолжительности (Т, мин) околополуночных полярных суббурь, предшествующих глубокофокусным землетрясениям и толчкам в земной коре показал, что они отличаются. Очевидно, что, несмотря на перекрытие диаграмм в средней части, в большинстве случаев глубокофокусным землетрясениям предшествуют суббури с Т>60мин, а мелкофокусным толчкам с Т60мин.

17 Как для глубокофокусных, так и для мелкофокусных (коровых) толчков в зоне Вранча получена линейная зависимость между глубиной очага и длительностью околополуночных полярных суббурь. коровые г л у б о к о ф о к у с н ы е

18 Зависимость между интервалом от максимума развития суббури, и глубиной очага h последующего сейсмического события: чем глубже очаг землетрясения, тем больше время задержки. Резкие перепады в геомагнитном поле во время мировых магнитных бурь могут существенно сократить интервал (иногда до 4–7 часов), что нарушает квазилинейное соотношение между и глубиной очага h. коровые г л у б о к о ф о к у с н ы е

19 Первый- изолированная околополуночная полярная суббуря на относительно спокойном фоне; Второй - суббуря предшествует главной фазе магнитной бури, т.е. перед максимумом Dst-вариаци.; Третий - суббуря проявляется на стадии затухания Dst-вариации (в фазе восстановления). Четвертый - буря с внезапным началом, на фоне которой проявляются полярные суббури. Выделяются 4 основные типа суббурь, с которыми связано 90% сейсмических событий: Когда суббури на магнитограммах отсутствуют, в зоне Вранча вообще не было зарегистрировано глубокофокусных землетрясений.

20 магнитная возмущенность связана с сейсмическими событиями при учете временного интервала от «градиента» в магнитном поле до толчка; перепад («градиент») в геомагнитном поле, связанный с максимумом в развитии полярной суббури, предшествует разрядке сейсмической энергии – сейсмическое событие происходит через определенный временной интервал τ после суббури; временной интервал τ от максимума развития суббури до толчка связан с глубиной очага землетрясения; прослеживается линейная зависимость между энергетическим классом толчков и интенсивностью проявления околополуночной полярной суббури; выявлены определенные морфологические признаки в спектре геомагнитных вариаций, предшествующие реализации сейсмической энергии. Признаки систематизированы по четырем основным типам, с которыми связано более 90% сейсмических событий. В ы в о д ы