Опыт использования шкал локальных магнитуд на западном Урале

Размещено на http://www.allbest.ru/

Опыт использования шкал локальных магнитуд на западном Урале

Д.А. Маловичко

Одной из задач, с которыми приходится сталкиваться при изучении сейсмической активности в масштабе региональных наблюдений (диапазон эпицентральных расстояний до 2000 км), является оценка интенсивности процессов в очагах сейсмических событий. Физически содержательными мерами интенсивности являются такие интегральные параметры, как выделившаяся сейсмическая энергия или сейсмический момент . Однако для получения корректных оценок данных параметров необходимо достаточно детальное знание закономерностей распространения сейсмических волн в пределах земной коры в районе наблюдений. В связи с этим в практике региональных наблюдений широкое распространение получили упрощенные характеристики интенсивности очаговых процессов в форме магнитуд. По сути, магнитуда является относительной мерой , выраженной через амплитуды определенных сейсмических волн, зафиксированных определенным типом измерительной аппаратуры на определенном расстоянии. Подобная неконкретность формулировки породила серьезную проблему - наличие большого числа различных шкал магнитуд, подчас плохо согласующихся между собой. Тем не менее, до настоящего времени в силу простоты определения и для обеспечения преемственности магнитуды остаются наиболее широко используемыми динамическими очаговыми параметрами.

Для масштаба телесейсмических наблюдений (диапазон эпицентральных расстояний более 2000 км) порядок определения магнитуд стандартизован, т.е. регламентированы процедуры их расчета в отношении определенных типов волн и сейсморегистрирующих каналов. При региональных наблюдениях подобная стандартизация отсутствует. Как правило, в отдельных регионах используют собственные шкалы, так называемых, локальных магнитуд [3], которые базируются на максимальных амплитудах сигналов, фиксируемых используемой на данной территории сейсморегистрирующей аппаратурой. Шкала строится таким образом, чтобы для происходящих в пределах региона крупных событий она давала значения, сопоставимые со стандартными магнитудами, получаемыми по материалам удаленных станций.

Для территории Западного Урала шкала была предложена в 2003 г. [1]. Она приспособлена для материалов наблюдений действующей в данном регионе сети стационарных станций. В частности, предложенная шкала базируется на максимальных амплитудах скоростей смещений согласно показаниям сейсмоприемников СМ3-КВ и СМ3-ОС, т.е. основных используемых в сети сейсмических датчиков.

В последние десятилетия в практике региональных сейсмологических наблюдений наметилась тенденция к унификации локальных магнитуд. Унификация предполагает «возвращение» к самой первой шкале магнитуд - шкале Ч. Рихтера, определяющей магнитуду через максимальную амплитуду на записи сейсмометра Вуда-Андерсона на эпицентральном расстоянии 100 км. Подобное «возвращение» оказалось возможным благодаря широкому распространению цифровой регистрации сейсмических сигналов. Действительно, показания прибора Вуда-Андерсона можно численным путем синтезировать из показаний другого коротко- или длиннопериодного сейсмического датчика путем специальной фильтрации [3]. Значение же амплитуды на удалении 100 км можно оценить из аналогичного значения, полученного на другом расстоянии, при помощи калибровочной кривой - эмпирического закона затухания максимальных амплитуд прибора Вуда-Андерсона с эпицентральным расстоянием . Таким образом, адаптация шкалы для конкретного района наблюдений, по сути, заключается в построении для этого района адекватной калибровочной кривой . Подобные работы сравнительно недавно были проведены во многих регионах мира [3]. Для территории Западного Урала на основе обобщения 130 сейсмических записей для 37 местных и региональных сейсмических событий была получена калибровочная функция в виде [2]: сейсмический магнитуда земной кора

,

где выражено в мм, - в км.

Основанная на данной калибровочной функции шкала с конца 2008 года была введена в практику повседневной обработки материалов наблюдений в регионе. В итоге за первый квартал 2009 г. накоплен статистически значимый материал, позволяющий сделать сравнительный анализ ранее используемой шкалы и новой «рихтеровской» шкалы .

Так, для 68 наиболее крупных местных и региональных сейсмических событий, зарегистрированных как минимум 3-мя сейсмостанциями, были получены значения магнитуд и по каждой из станций. По данным значениям для каждого события определены средние магнитуды и и соответствующие им среднеквадратические отклонения.

Рис. 1. Сопоставление оценок локальных магнитуд, полученных с использованием старой () и новой () шкал

Величины средних магнитуд событий сопоставлены на рис. 2. Горизонтальными и вертикальными «усами» показаны среднеквадратические отклонения, соответственно, магнитуд и . Как видно, оценки магнитуд по обеим шкалам примерно одинаковы в диапазоне от 2 до 3. Для более слабых событий шкала дает заниженные относительно шкалы значения. Для крупных событий, наоборот, значения выше, чем .

Распределение среднеквадратических отклонений (рис. 2) показывает на лучшую внутреннюю сходимость шкалы . Для шкалы средний разброс магнитуд для одного события по данным разных станций составляет 0,28, а для шкалы - 0,39.

Рис. 2. Внутренняя сходимость оценок локальных магнитуд, полученных с использованием старой () и новой () шкал

Таким образом, полученные результаты позволяют признать перспективным использование в плановой обработке материалов сейсмологических наблюдений на Западном Урале новой шкалы , поскольку она:

- дает меньший разброс значений между различными станциями сети;

- находится в соответствии с современной мировой практикой.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 07-05-96038-р_урал_а).

Список литературы

1. Баранов Ю.В. Оценка магнитуд разномасштабных сейсмических событий, регистрируемых системами сейсмологического контроля Западного Урала // Моделирование стратегии и процессов освоения георесурсов: материалы междунар. конф. и науч. сес. ГИ УрО РАН. - Пермь, 2003. - С. 131-134.

2. Маловичко Д.А. Калибровка шкалы локальных магнитуд ML для Западно-Уральского региона / Маловичко Д.А., Иванова Ю.В. // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных: междунар. сейсмолог. шк. / ГС РАН. - Обнинск, 2006. - С. 103-107.

3. Bormann P. The IASPEI new manual of seismological observatory practice. - Potsdam: GFZ, 2002.

Размещено на Allbest.ru