Введение
Для составления сейсмологического бюллетеня EHB Было переопределено положение около 100,000 событий, произошедших за период с 1964 года по 1995 год с хорошо определенными вступлениями телесейсмических волн. События были представлены ISC (International Seismological Centre) и NEIC (U.S. Geological Survey’s National Earthquake Information Center). Существенно улучшено положение гипоцентров за счет добавления в процедуру переопределения глубин к уже ранее используемым региональным и телесейсмическим P и S фазам, времена вступления фаз PKiKP, PKPdf, и телесейсмических глубинных фаз pP, pwP, sP .
Глобальная вероятностная модель разработанная для определения фаз в последующих вступления, использована для независимой идентификации глубинных фаз. Внесенные изменения в местоположение очагов было сопоставлено с положением гипоцентров тех же событий, приведенным в каталогах ISC, NEIC и в других источниках. Полученные различия в эпицентрах в целом невелики, и систематически зависят от региона, в котором находится группа станций. Эти различия обусловлены комбинацией таких эффектов как сеть станций наблюдения и региональная геометрия плит того региона, в котором группа станций развернута. Так же различиями в верхнемантийных годографах между используемой референтной моделью Земли и использованием позже прибывающих фаз. Фокальные глубины существенно улучшены по сравнению с другими независимыми оценками, продемонстрировав, например, как региональные структуры, такие как погружающиеся плиты могут серьезно исказить оценки, когда для определения гипоцентров используются только вступления региональных и телесейсмических Р – волн. Новая база данных, которая является полной для землетрясений магнитудой Mw 5.2 и включает все события, для которых имеются решения для тензора моментов. Эта база применима для получения решений высокого разрешения для зон Бениофа по всей Земле, региональных и глобальных томографических построений и других структурных исследований.
Процедуры подготовки и использования бюллетеней EHB.
Публикуемые в сейсмических бюллетенях данные не унифицированы с точки зрения применения их для структурно – сейсмологических построений. Различный уровень ошибок в определении положения очагов землетрясений, в частности фокальные глубины, объявляемые ранее ошибками в референтной модели Земли. Неучтенный эффект горизонтальных неоднородностей и ошибок в определении фаз вступления волн. В результате теряется структурный сигнал в разностях (the residuals). Погрешности в определении гипоцентров, а также потери, как минимум части структурных сигналов могут быть уменьшены, если использовать подходящую референтную модель Земли, применять надежно определенные телесейсмические события.
Алгоритм EHB применяемый для улучшения процедуры определения гипоцентров землетрясения включает в себя следующие элементы:
– Использование модели АК135;
– Итеративное переопределение положения с динамической идентификацией фаз;
– Использование первых вступлений P, S, PKP фаз;
– Использование телесейсмических глубинных фаз pP, pwP, sP с использованием PDF (Probability Density Functions) и коррекцией точки отскока;
– Введение поправки за эллиптичность в АК135 модель;
– Введение эмпирических станционных поправок для телесейсмических станций, объединенных в области размером 50х50;
– Использование дисперсии фаз, зависящей от расстояния, в качестве весовых функций;
– Критерии отбора для событий, имеющих 10 и более наблюдений на телесейсмических расстояниях (> 28 градусов) и a teleseismic secondary azimuth gap < 180 градусов.
Алгоритм EHB не применяется для пересчета магнитуд.
Было показано, что модель АК135 хорошо подходит для широкого диапазона сейсмических фаз.
Прямой метод улучшения положения сейсмических событий – это лучшее использование данных. До очень недавнего времени в стандартных телесейсмических каталогах (ISC, NEIC) использовались в основном первые вступления Р – фаз для локализации событий. Многие исследования показали, что привлечение фаз в последующих вступлениях обеспечит улучшение определения параметров гипоцентра, особенно его глубины. Для событий с бедным азимутальным распределением вступлений Р – фаз, можно улучшить ситуацию путем включения в обработку Р и S фаз, взаимодействующих с ядром Земли (ядерных фаз), в критических азимутах. Дополнительные ограничения предоставляются этими фазами потому, что производные их годографов отличаются значительно по магнитуде от определенных по прямым Р – фазам. Неопределенность время/глубина (depth to origin time trade-off) обходится путем включения в обработку глубинных фаз (pP, pwP, sP), знак производной годографов которых противоположный знаку производной годографа прямой Р – волны. Однако проблема с использованием глубинных фаз заключается в том, что для их корректной идентификации часто требуются знания о глубине источника и расстоянии между источником и приемником. Поэтому глубина источника переопределяется после каждого итерационного цикла с использованием вероятностного ассоциативного алгоритма. Функции плотности вероятности (PDF) для глубинных фаз, центрированные относительно их теоретических годографов для заданного гипоцентра, сравниваются с наблюденными временами вступления фаз. При совпадении функций PDF для конкретной глубинной фазы, фаза идентифицируется однозначно.
Использование радиально симметричной модели АК135 чрезвычайно полезно при определении местоположения землетрясений и идентификации фаз. Тем не менее, большинство землетрясений происходят внутри или рядом с зонами субдукции, где несферические вариации скорости сейсмических волн в верхней мантии велики (порядка 5-10%). Подобные сейсмические вариации, а так же неравномерное пространственное распределение сейсмологических станций и специфический выбор сейсмических данных, используемых для определения гипоцентра землетрясения, в совокупности могут исказить местоположение землетрясения на несколько десятков километров. Сопоставление с результатами взрывов показывает, что ошибка может быть меньше 20 км, если соответствующим образом распределены азимутальные сектора. Поэтому, если события хорошо окружены станциями, ошибку в определении положения очага, обусловленную горизонтальными неоднородностями можно минимизировать. Для менее и/или плохо записанных событий, улучшить определение местоположения можно лишь учитывая асферическую структуру Земли в существующей одномерной процедуре.
Cхема отчётливо демонстрирует, что основная часть из 130697 землетрясений за 1960 – 2006 годы, включенных в бюллетень ISC-ЕНВ локализована по границам литосферных плит.
На схеме видно, что размещение сейсмологических станций, используемых при создании бюллетеня ISC – EHB по поверхности Земли не равномерно.
При сопоставление магнитуд землетрясений, представленных в ISC бюллетене и ЕНВ бюллетене отчётливо видно, что в бюллетень ЕНВ отобраны землетрясения с более высокими, в среднем, магнитудами и в более узком диапазоне.
Источники
– EHB Bulletin (This dataset is now obsolete. We recommend that you use the ISC-EHB dataset instead).
– ISC-EHB Bulletin
– Bondar, I., S.C. Myers, E.R. Engdahl, and E.A. Bergman (2003). Epicentre accuracy based on seismic network criteria, Geophys. J. Int., 156, 483-496.
– Engdahl, E.R. (2006). Application of an improved algorithm to high precision relocation of ISC test events, Phys. Earth. Planet. Int., 158, 14-18.
– Jeffreys, H., and K. E. Bullen (1940). “Seismological Tables.” British Association for the Advancement of Science, London.
– Kennett, B. L. N. and E. R. Engdahl (1991). Travel times for global earthquake location and phase identification, Geophys. J. Int., 105, 429-465.
– Kennett, B. L. N., E. R. Engdahl, and R. Buland (1995). Constraints on seismic velocities in the Earth from traveltimes, Geophys. J. Int., 122, 108-124.
– Engdahl, E.R., and A. Villasenor , Global Seismicity: 1900-1999, in W.H.K. Lee, H. Kanamori, P.C. Jennings, and C. Kisslinger (editors), International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology, Part A, Chapter 41, pp. 665-690, Academic Press, 2002.