Геофизические исследования землетрясений и вулканов в Камчатской зоне субдукции

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 14-47-00002

НазваниеГеофизические исследования землетрясений и вулканов в Камчатской зоне субдукции

Руководитель Шапиро Николай Михаилович, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук , Камчатский край

Конкурс №4 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-401 - Сейсмология, сейсмические волны

Ключевые слова Геофизика, Зоны субдукции, Вулканы, Землетрясения, Сейсмология, Сейсмическая томографмя, Сейсмический цикл

Код ГРНТИ37.31.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на изучение строения зон субдукции с целью лучшего понимания механизмов подготовки крупных землетрясений и катастрофических вулканических извержений. Оценка вероятности таких событий и их возможного масштаба позволит сократить их социально-экономические последствия. Главное внимание будет уделяться Камчатскому региону, что особенно важно в контексте реализации государственных приоритетных программ по экономическому развитию регионов Дальнего Востока. Мы предлагаем создать новую международную научную группу на базе Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (ИВС) с привлечением специалистов из Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) и Institut de Sciences de la Terre at Grenoble (ISTERRE). Эта группа будет состоять из ведущих специалистов в области сейсмической томографии, обработки сейсмологических данных, вулканологии и геодинамики зон субдукции. Французские участники являются мировыми лидерами в области разработки методов сейсмической интерферометрии, совместной обработки сейсмологических и геодезических данных и пр. Ими накоплен большой опыт по применению этих методов для изучения различных вулканических и тектонически активных систем в зонах субдукции в различных частях Земли (напр., Мексика, Япония, Суматра и Камчатка). Работа будет проводиться по четырем основным направлениям: (1) разработка инновационных методик по обработке и интерпретации геофизических данных; (2) сбор новых данных по ходу полевых работ на Камчатке; (3) обработка геофизических данных временных и постоянных сетей по Камчатке и другим зонам субдукции; (4) интерпретация результатов с целью выявления физических процессов, ответственных за реализацию крупных землетрясений и вулканических извержений. 1. Разработка новых геофизических методов. В рамках проекта мы продолжим разрабатывать различные методики обработки непрерывных сейсмологических и геодезических наблюдений с целью построения сейсмических изображений глубинных структур и выявления характеристик геодинамических процессов в Земле. Мы продолжим разработку методов сейсмической томографии, основанных на использовании данных объемных и поверхностных волн. Одним из основных приоритетов останется дальнейшее развитие методов сейсмической интерферометрии, позволяющих строить качественные изображения земных недр и отслеживать эволюцию физических свойств во времени. Будут продолжены работы по созданию методик для выявления азимутальной и вертикальной анизотропии. Другим направлением исследований будет разработка методов совместного анализа геодезических и сейсмологических наблюдений, направленных на изучение деформаций внутри субдукционного комплекса. 2. Полевые сейсмологические эксперименты на Камчатке. В рамках проекта планируется проведение нескольких масштабных сейсмологических экспериментов на Камчатке. В 2015 году в районе Ключевской группы вулканов на один год будет установлена сейсмическая сеть, состоящая из примерно 80 широкополосных сейсмометров. В 2016 году те же станции будут распределены по всему Камчатскому полуострову. С учетом существующих постоянных станций КФГС РАН, общее число одновременно функционирующих станций в этом году будет больше ста. 3. Обработка геофизических наблюдений. В рамках проекта будет производиться обработка многолетних непрерывных наблюдений, производимых силами ИВС и КФГС, и данных по временным сетям, собранных в рамках проекта. На базе методик сейсмической томографии с использованием поверхностных и объемных волн будут рассчитаны 3D структуры коры и мантии под Ключевской группой вулканов и под всей Камчаткой. Наличие большого количества одновременно работающих станций и применение новейших технологий позволит получить уникальные результаты с беспрецедентно высоким разрешением и достоверностью. Другое направление связано с обработкой непрерывных записей по Ключевской группе вулканов за длительный период времени (с 1999 года), в течение которого происходили крупные извержения четырех вулканов группы (Ключевской, Шевелуч, Безымянный и Толбачик). Применение новых методик 4D интерферометрии к этим данным позволит выявить изменения внутренней структуры под вулканами на различных этапах активности, что, возможно, даст характеристики для прогноза извержений. Планируется также производить одновременный анализ непрерывных сейсмических и геодезических данных, зарегистрированных за последние несколько лет региональными сетями Камчатки, что позволит выявить наличие «медленных» событий и тектонических треморов и, таким образом, прояснить физические процессы, лежащие в основе сейсмического цикла. Помимо Камчатки, новые сейсмологические методики будут апробированы на других вулканических комплексах и зонах субдукции с использованием данных из открытых источников (напр., IRIS, Geofon) и предоставленных сотрудничающими организациями (напр., GFZ-Potsdam, AVO-Fairbanks). 4. Интерпретация результатов будет направлена, по трем основным направлениям: (1) решение региональных геодинамических задач для Камчатки (конфигурация и взаимодействие литосферных плит, причины возникновения двойного вулканического пояса, роль коллизии подводных хребтов и палео-островных дуг, процессы в сочленении Камчатской и Алеутской дуг и пр.); (2) понимание функционирования вулканических источников под Ключевской группой вулканов, объяснение разнообразия состава и характера вулканизма на относительно небольшой территории; (3) определение механизмов, ответственных за подготовку крупных землетрясений и вулканических извержений. Помимо результатов, полученных в рамках проекта, при интерпретации будут использованы различные геолого-геофизические данные, собранные по Камчатке силами ИВС, КФГС и другими организациями. Будет задействован опыт французских и российских участников по интерпретации широкого спектра информации для построения геодинамических сценариев и количественных моделей. Результаты по Камчатке будут сопоставлены с наблюдениями, полученными по другим зонам субдукции.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Retailleau, L., N.M. Shapiro, J. Guilbert, M. Campillo, and P. Roux Detecting and locating seismic events with using USArray as a large antenna Adv. Geosci., 40, 27–30 (год публикации - 2015)
10.5194/adgeo-40-27-2015

2. L. Seydoux, N. M. Shapiro, J. de Rosny, F. Brenguier, M. Landes Detecting Seismic Activity with a Covariance Matrix Analysis of Data Recorded on Seismic Arrays Geophys. J. Int. (год публикации - 2015)

3. Shapiro, N.M. and Koulakov I. Probing the underbelly of a supervolcano Science, 348, 758-759 (год публикации - 2015)
10.1126/science.aab1828

4. Mordret A., D. Rivet, M. Landès, and N.M. Shapiro 3-D shear-velocity anisotropic model of Piton de la Fournaise volcano (La Réunion Island) from ambient seismic noise Journal of Geophysical Research, Solid Earth (год публикации - 2014)
10.1002/2014JB011654

5. С.Я. Дрознина, Н.М. Шапиро, Д.В. Дрознин, С.Л. Сенюков, В.Н. Чебров, Е.И. Гордеев Скоростные модели поперечных волн для отдельных районов п-ва Камчатка по кросс-корреляциям сейсмического шума. Физика Земли (год публикации - 2016)

6. А.Ю. Чеброва, В.Н. Чебров, Е.А. Матвеенко, А.В. Токарев, А.С. Чемарёв ДИНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ В КАМЧАТСКОМ ФИЛИАЛЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ РАН: ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ Сейсмические приборы (год публикации - 2016)

7. Seydoux, L., N. M. Shapiro, J. de Rosny, and M. Landès Spatial coherence of the seismic wavefield continuously recorded by the USArray Geophysical Research Letters, 43 (год публикации - 2016)
10.1002/2016GL070320

8. L. Retailleau, Matthieu Landes, Lucia Gualtieri, Nikolai M. Shapiro, Michel Campillo, Philippe Roux, Jocelyn Guilbert Detection and analysis of a transient energy burst with beamforming of multiple teleseismic phases Geophysical Journal International (год публикации - 2016)

9. W. B. Frank, N. M. Shapiro, A. L. Husker, V. Kostoglodov, M. Campillo Repeating seismicity in the shallow crust modulated by transient stress perturbations Tectonophysics, Volume 687, Pages 105–110 (год публикации - 2016)
10.1016/j.tecto.2016.09.003

10. Brenguier, F., D. Rivet, A. Obermann, N. Nakata, P. Boué, T. Lecocq, M. Campillo, and N. Shapiro 4-D noise-based seismology at volcanoes: Ongoing efforts and perspectives J. Volcanol. Geotherm. Res., 321, 182-195 (год публикации - 2016)
10.1016/j.jvolgeores.2016.04.036

11. N.M. Shapiro, D.V. Droznin, S.Ya. Droznina, S.L. Senyukov, A.A. Gusev, E.I. Gordeev Deep and shallow long-period volcanic seismicity linked by fluid-pressure transfer Nature Geoscience (год публикации - 2016)

12. Farin, M., A. Mangeney, J. De Rosny, R. Toussaint, J. Sainte-Marie, and N.M. Shapiro Experimental validation of theoretical methods to estimate the energy radiated by elastic waves during an impact Journal of Sound and Vibration, 362, 176–202 (год публикации - 2016)
10.1016/j.jsv.2015.10.003

13. К. М. Джаксыбулатов, И. Ю. Кулаков, Н. М. Шапиро Алгоритм совместной инверсии объемных и поверхностных волн. Результаты для кальдеры Тоба (Индонезия) ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (год публикации - 2016)

14. Сенюков С.Л., Шапиро Н.М., Дрознина С.Я., Дрознин Д.В., Нуждина И.Н., Близнецов, В.Е. Периодичности и закономерности активности вулканов Северной группы на Камчатке в 2000-2016 гг Вулканология и Сейсмология (год публикации - 2016)

15. Olivier, G., F. Brenguier, M. Campillo, P. Roux, N. M. Shapiro, and R. Lynch Investigation of coseismic and postseismic processes using in situ measurements of seismic velocity variations in an underground mine Geophys. Res. Lett., 42 (год публикации - 2015)
10.1002/2015GL065975

16. Nikolai M. Shapiro, Christoph Sens-Schönfelder, Birger G. Lühr, Michael Weber, Ilyas Abkadyrov, Evegeny I. Gordeev, Ivan Koulakov, Andrey Jakovlev, Yulia A. Kugaenko, and Vadim A. Saltykov Understanding an Extraordinary Volcanic System Eos: Earth and Space Science News (год публикации - 2016)

17. Д.В. Дрознин, Д.В. Чебров, С.Я. Дрознина, Д.А.Ототюк Оценка инструментальной сейсмической интенсивности в режиме близком к реальному времени и использование ее Службой срочных донесений РИОЦ «Петропавловск» на Камчатке Сейсмические приборы (год публикации - 2016)

18. Николай M. Шапиро, Евгений Гордеев, Ильяс Абкадыров, Иван Кулаков, Андрей Яковлев ШИРОКОМАСШТАБНЫЙ ПОЛЕВОЙ СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КЛЮЧЕВСКОЙ ГРУППЫ ВУЛКАНОВ Вестник ДВО РАН (год публикации - 2016)

19. WILLIAM B. FRANK, NIKOLAI M. SHAPIRO, MICHEL CAMPILLO, ALLEN L. HUSKER, VLADIMIR KOSTOGLODOV, AND ALEXANDER A. GUSEV The evolving interaction of low-frequency earthquakes during transient slip Science Advances, Vol. 2, no. 4, e1501616 (год публикации - 2016)
10.1126/sciadv.1501616

20. Leonard Seydoux, Julien de Rosny, and Nikolai M. Shapiro Preprocessing ambient noise crosscorrelations with equalizing the covariance matrix eigen-spectrum Geophysical Journal International (год публикации - 2016)

21. Droznin, N.M. Shapiro, S.Ya. Droznina, S.L. Senyukov, V.N. Chebrov, and E.I. Gordeev Detecting and locating volcanic tremors on the Klyuchevskoy group of volcanoes (Kamchatka) based on correlations of continuous seismic records Geophys. J. Int., 203, 1001–1010 (год публикации - 2015)
10.1093/gji/ggv342.

22. Frank, W. B., M. Radiguet, B. Rousset, N. M. Shapiro, A. L. Husker, V. Kostoglodov, N. Cotte, and M. Campillo Uncovering the geodetic signature of silent slip through repeating earthquakes Geophys. Res. Lett., 42, doi:10.1002/2015GL063685 (год публикации - 2015)
10.1002/2015GL063685

23. Mordret, A., D. Rivet, M. Landès, and N. M. Shapiro Three-dimensional shear velocity anisotropic model of Piton de la Fournaise Volcano (La Réunion Island) from ambient seismic noise J. Geophys. Res. Solid Earth, 120, doi:10.1002/2014JB011654 (год публикации - 2015)
10.1002/2014JB011654

24. Frank, W. B., N. M. Shapiro, A. L. Husker, V. Kostoglodov, A. Romanenko, and M. Campillo Using systematically characterized low-frequency earthquakes as a fault probe in Guerrero, Mexico Journal of Geophysical Research, Solid Earth (год публикации - 2014)
10.1002/2014JB011457

25. Gaurav Tomar, Nikolai M. Shapiro, Aurelien Mordret, Satish Singh, and Jean-Paul Montagner Radial anisotropy in Valhall: ambient noise based studies of Scholte and Love wave Geophysical Journal International (год публикации - 2016)

26. Frank, W.B., N.M. Shapiro, A.L. Husker, V. Kostoglodov, H.S. Bhat, and M. Campillo Along-fault pore-pressure evolution during a slow-slip event in Guerrero, Mexico Earth Planet. Sci. Lett.,, 413, 135-143 (год публикации - 2015)
10.1016/j.epsl.2014.12.051

27. Koulakov, I. I. Abkadyrov, N. Al Arifi, V.N. Chebrov, E. Deev, S. Droznina, E.I. Gordeev, A. Jakovlev, S. El Khrepy, Y. Kugaenko, A. Novgorodova, S. Senyukov, N. Shapiro, T. Stupina, M. West Three different types of plumbing systems beneath neighboring active volcanoes of Tolbachik, Bezymyanny and Klyuchevskoy in Kamchatka Journal of Geophysical Research: Solid Earth (год публикации - 2016)

28. Frank, W.B., N.M. Shapiro, A.L. Husker, V. Kostoglodov, A. Romanenko, and M. Campillo Using systematically characterized low-frequency earthquakes as a fault probe in Guerrero, Mexico J. Geophys. Res. Solid Earth, 119, doi:10.1002/2014JB011457 (год публикации - 2014)
10.1002/2014JB011457

29. Иван Кулаков, Николай Шапиро, Андрей Яковлев, Ильяс Абкадыров Поцелуй камчатских вулканов: проект KISS для сейсмологического исследования Ключевской группы вулканов НАУКА из первых рук, № 5/6(71/72)2016 (год публикации - 2016)

30. Rivet, D., M. Campillo, F. Sanchez-Sesma, N.M. Shapiro, and S.K. Singh Identification of surface wave higher modes using a methodology based on seismic noise and coda waves Geophys. J. Int., 203, 856-868 (год публикации - 2015)
10.1093/gji/ggv342

31. F. Brenguier, N. Ackerley, N. Nakata, P. Boue, M. Campillo, E. Larose, S. Rambaud, C. Pequegnat, T. Lecocq, P. Roux, V. Ferrazzini, N. Villeneuve, N. M. Shapiro, J. Chaput Towards 4-D noise-based seismic probing of volcanoes: Perspectives from a Large-N experiment on Piton de la Fournaise Volcano Seism. Res. Lett., 87, 1 (год публикации - 2016)
10.1785/0220150173

Публикации

3. Shapiro, N.M. and Koulakov I. Probing the underbelly of a supervolcano Science, 348, 758-759 (год публикации - 2015)
10.1126/science.aab1828

Публикации

3. Shapiro, N.M. and Koulakov I. Probing the underbelly of a supervolcano Science, 348, 758-759 (год публикации - 2015)
10.1126/science.aab1828