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 24-27-00246
НазваниеГеоморфологические и геофизические особенности мест сильнейших землетрясений Тихоокеанского пояса и Яванского желоба
Руководитель Горшков Александр Иванович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики Российской академии наук (ИТПЗ РАН) , г Москва
Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-401 - Сейсмология, сейсмические волны
Ключевые слова Тихоокеанский сейсмический пояс, Яванский желоб, сильнейшие землетрясения, геолого-геофизические параметры, алгоритмы распознавания образов
Код ГРНТИ37.31.19
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Тихоокеанский пояс и сопряженный с ним Яванский желоб характеризуются высоким уровнем сейсмической активности. Здесь происходит примерно 90 % всех землетрясений, фиксируемых на Земле, включая сильнейшие события с магнитудами более 8.5, которые приводят к сейсмическим катастрофам таким, как землетрясения на Суматре в 2004 г. и в Тохоку в 2011 г., когда погибло до 300 тыс. и 20 тыс. человек, соответственно. В этой связи задача оценки сейсмоопасности и выявления потенциальных мест сильнейших землетрясений в зоне Тихоокеанского пояса и Яванского желоба является актуальной как в теоретическом, так и практическом аспектах. Цель предлагаемого проекта - с помощью алгоритма распознавания образов Кора 3 определить в пределах планетарных структур Тихоокеанского пояса и Яванского желоба потенциальные места сильнейших землетрясений и их геоморфологические и геофизические особенности. При этом будут установлены потенциальные места высокого сейсмического потенциала в зоне Камчатско-Курильской дуги, что позволит усовершенствовать существующие оценки сейсмической опасности Дальневосточного региона Российской Федерации.
Научная новизна исследований заключается в рассмотрении широкого набора параметров, основанных на объективных геоморфологических, гравитационных и геомагнитных данных, представленных в глобальных базах геоданных, а также некоторых параметрах, характеризующих геометрию зон субдукции, в частности, угол наклона сейсмофокальных зон и глубину зоны субдукции. В результате исследований по проекту будут решены две задачи распознавания мест возможного возникновения сильнейших землетрясений: (1) распознавание мест, где возможны события с М8+, и (2) идентификация мест, в которых возможны события с М8.5+. Выявленные характерные геоморфологические и геофизические особенности мест сильнейших землетрясений в зонах субдукции позволят оценить значение этих факторов в пространственной локализации таких событий.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Тихоокеанский пояс является наиболее сейсмоактивной областью Земли, где происходит до 90 % всех фиксируемых на планете землетрясений. В ходе работ первого года были выполнены два исследования. Определены потенциальные места сильнейших землетрясений с М8.5+ в Тихоокеанском поясе и Яванском желобе и их характерные геоморфологические и геофизические признаки. Отдельно в рамках единой задачи рассмотрены Алеутская дуга и Яванский желоб, где определены места возможных землетрясений для двух пороговых магнитуд - М8+ и М8.5+.
В обоих случаях места возможных землетрясений и их характерные признаки определены с помощью алгоритма распознавания образов с обучением Кора-3. Для всего Тихоокеанского пояса и Яванского желоба множество объектов распознавания составили 209 объектов, представленные кругами радиуса 300 км, центры которых расположены вдоль глубоководных желобов с шагом в 300 км. В задаче распознавания Алеутской дуги и Яванского желоба рассмотрены объекты, относящиеся к этим структурам.
Распознавание мест сильнейших землетрясений проведено на основе морфометрических и грави-магнитных параметров, а также двух геометрических характеристик зон субдукции. К ним относятся угол наклона сейсмофокальной зоны и глубина субдукции, определяемая максимальной глубиной гипоцентров землетрясений в пределах рассматриваемых объектов. Значения морфометрических и грави-магнитных параметров определены по электронной базе данных «GeoМapApp». Геометрические параметры зон субдукции определены на основе 209 вертикальных сейсмофокальных разрезов, построенных для каждого объекта распознавания.
1. При распознавании возможных мест землетрясений с М8.5+ для всего Тихоокеанского пояса и Яванского желоба рассмотрено 209 объектов. Задача распознавания - разделить 209 объектов на два класса: класс В (высокосейсмичный), где могут происходить землетрясения М8.5+, и класс Н (низкосейсмичный), где события такой силы невозможны. При формировании материала обучения алгоритма Кора-3 использованы сведения о землетрясениях с М8.5+, представленные в глобальной базе данных NEIC. Обучение высокосейсмичного класса составили 24 объекта, где за период 1900-2024 гг. известны события с М8.5+. В результате распознавания из 209 объектов к классу В отнесено 76 объектов. Найдено, что места известных землетрясений с М8.5+ и дополнительно распознанные высокосейсмичные объекты характеризуются большими значениями гравитационных и магнитных аномалий, большими градиентами рельефа, большой глубиной глубоководных желобов и малыми значениями (меньше 48 градусов) угла наклона сейсмофокального разреза.
2. Совместное распознавание объектов, относящихся к Алеутской дуге и Яванскому желобу, было выполнено тем же способом, что и для всего Тихоокеанского пояса. Был рассмотрен дополнительный параметр - возраст океанической коры в пределах объекта. Литературные данные свидетельствуют о высокой корреляции возраста коры с местами сильнейших землетрясений. Были распознаны высокосейсмичные объекты для двух значений пороговой магнитуды, М8+ и М8.5+. Высокосейсмичным объектам для обеих магнитуд характерны большие значения гравитационных и магнитных аномалий, большой градиент рельефа, большие глубины глубоководных желобов, малые значения (менее 41 градуса) угла наклона сейсмофокального разреза, и возраст океанической коры менее 54 млн.лет .
Полученные результаты важны для оценок сейсмической и цунами опасностей в пределах всего Тихоокеанского кольца и Яванского желоба. Особый интерес представляют распознанные высокосейсмичные объекты, расположенные в пределах Дальнего Востока Российской Федерации, а именно вблизи побережий Камчатки и Командорских островов. В районе южной Камчатки расположены три объекта, где могут происходить события с 8.5+. В районе Командорских островов в рассмотрении были два объекта. Во всех вариантах распознавания, как для всего Тихоокеанского кольца, так и для Алеутской дуги и Яванского желоба, эти объекты отнесены к классу низкосейсмичных относительно как М8+, так и М8.5+. В литературе обсуждается возможность возникновения сильнейших событий с М8+ в пределах так называемой "Командорской бреши". Наши результаты такую возможность не подтверждают.
Публикации
1. Семка М.А., Горшков А.И. РАСПОЗНАВАНИЕ МЕСТ ВОЗМОЖНОГО ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ С М8.5+ В ТИХООКЕАНСКОМ ПОЯСЕ И ЯВАНСКОМ ЖЕЛОБЕ Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов. , Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов. Москва, ИФЗ РАН, 6-7 ноября 2024 г. (год публикации - 2024)
2.
Горшков А.И., Семка М.А.
Locations of the strongest earthquakes in the Pacific Belt and Java Trough
Геофизический центр РАН (год публикации - 2024)
10.2205/2024-GCRAS70
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Целью проекта №24-27-00246 "Геоморфологические и геофизические особенности мест сильнейших землетрясений Тихоокеанского пояса и Яванского желоба" было определение геолого-геофизических факторов (критериев сейсмичности), контролирующих возникновение землетрясений с МW8.0+ и с МW8.5+ в зонах субдукции Тихого океана и Яванского (Зондского) желоба, а также идентификация потенциальных мест, где возможны такие события с помощью алгоритма распознавания образов Кора-3. Объектами исследования служили круги радиусом 300 км, центры которых расположены с шагом в 300 км в зонах субдукции Тихого океана и Зондской дуги. Объекты были охарактеризованы набором параметров, которые отражают некоторые особенности сейсмогенеза зон субдукций. Получены следующие основные результаты.
1. Определены места локализации сильнейших землетрясений с М8.5+ для всего Тихоокеанского пояса и Зондской (Яванской) дуги. Пространственное распределение объектов высокосейсмичных объектов (В) для М8.5+ показывает, что они формируют протяженные сейсмоопасные зоны вдоль глубоководных желобов. Практически все объекты распознаны как В вдоль Японской, Курило-Камчатской, Алеутской (за исключением Командорских островов) и Зондской дуг. Также высокий потенциал определен для объектов Центрально-Американского и Перуанско-Чилийского желобов. Отдельные В объекты для Мw8.5+ идентифицированы в желобах Кермадек , Тонга и Новогибридский. Большая группа объектов В расположена в сложно устроенном сочленении микроплит Скотия и Сангихе. В пределах Мариинского желоба объектов В не выявлено. Также большинство объектов Филиппинского желоба отнесены к классу Н относительно целевой магнитуды. Результаты проведенного распознавания не подтверждают возможность событий с Мw8.5+ в, так называемой, "Командорской бреши", где рядом исследователей предполагается возможность сильнейших землетрясений. Район Каскадии (запад Северной Америки), где предполагается возможность сильнейшего землетрясения, нашим исследованием не установлено объектов В для Мw8.5+ .
2. Определены места потенциальных мест локализации землетрясений с М8+ в восточном обрамлении Тихоокеанского пояса. В этом регионе возможность таких событий определена почти для всех объектов Центрально-Американского и Перуанско-Чилийского желобов. В районе Каскадии, как и для М8.5+, возможность таких событий нашим исследование не подтверждается.
3. Определены потенциальные места локализации землетрясений с М8+ в западном обрамлении Тихоокеанского пояса, где практически все объекты распознаны как В для целевых землетрясений М8+ вдоль Японской и Курило-Камчатской зон субдукции, желобов Кермадек, Тонга и Новогибридский. Большая группа объектов В расположена в сложно устроенном сочленении микроплит Скотия и Сангихе, где Зондская дуга примыкает к зонам субдукции западного обрамления Тихого океана. В пределах Мариинского и Филиппинского желобов объектов В не выявлено.
4. Определены потенциальные места локализации землетрясений с М8+ в объединенном регионе Алеутской и Зондской дуг. Большинство объектов в этом районе отнесено к классу В, в которых возможны землетрясения с М8+. При этом результаты распознавания не подтверждают возможность событий с М8+ в пределах "Командорской бреши". Результаты нашей работы также не подтверждают существующую гипотезу о том, что некоторые параметры и особенности Ближне-Алеутского землетрясения 17.07.2017 г. с MW = 7,8 сходны с параметрами Андаман-Суматринского землетрясения 2004 года с Мw = 9,2, и поэтому в Командорском блоке возможны события аналогичной силы. По нашим данным потенциал Командорского блока не превышает магнитуду 8.
5. Определены критерии сейсмичности Тихоокеанского пояса и Зондской дуги для Мw8.5+. Для идентификации объектов В наиболее информативными параметрами оказались угол наклона сейсмофокальной зоны, возраст погружающейся океанической плиты, градиент гравитационных аномалий, размах высот рельефа земной поверхности и глубина зоны субдукции. Определены интервалы значений этих параметров, представленные конкретными численными значениями.
6. Определены критерии сейсмичности западного обрамления Тихоокеанского пояса и Зондской дуги для Мw8.0+. На западе Тихого океана объекты В характеризуются "большими" значениями возраста океанической плиты (Age > 70 млн. лет).В этом регионе существенную роль в разделении объектов классов В и Н сыграл также угол наклона океанической плиты А, для которого объектам В характерны "малые" значения (А≤ 44 градуса). Определены интервалы значений этих параметров, представленные конкретными численными значениями.
7. Определены критерии сейсмичности восточного обрамления Тихоокеанского пояса и Зондской дуги для Мw8.0+, где объекты В характеризуются не "большим" возрастом погружающейся плиты и "большой" глубиной зон субдукции. Также для В объектов характерны "большие" значения градиента гравитационной аномалии Буге. Определены интервалы значений этих параметров, представленные конкретными численными значениями.
8. Определены критерии сейсмичности для Алеутской и Зондской дуг. В объединенном регионе Алеутская и Зондская дуги объекты В характеризуются не "большим" возрастом океанической плиты, не "большой" глубиной зон субдукции и, в целом, не "большим" углом наклона зон субдукции. Эти признаки сочетаются с не "большими" значениями размаха высот. В этом регионе важной характеристикой объектов В оказалось требование не "больших" значений размаха высот рельефа (менее 9060 м). Однако порог, определяющий не "большие" значения этого параметра очень высокий, что предполагает наличие глубоководного желоба в таких объектах.
Полученные результаты вносят вклад в понимание геофизических факторов, контролирующих локализацию и магнитуду сильнейших землетрясений в зонах субдукции. Найдены новые соотношения параметров зон субдукции с местами локализации сильнейших землетрясений и определены численные интервалы значений параметров, которые характерны для таких мест. Критерии сейсмичности, определенные для объектов В Тихоокеанских зон субдукции, а также Алеутской и Зондской дуг, могут быть использованы для идентификации мест сильнейших землетрясений в других зонах субдукции таких как Макран в Аравийском море, Антильская дуга в Карибском бассейне Атлантического океана, а также Эллинская и Калабрийская дуги в Средиземном море.
Объекты В, идентифицированные в пределах Курило-Камчатской дуги, предоставляют информацию о положении потенциальных очагов сильнейших землетрясений, необходимую для расчетов сейсмоопасности в этом самом сейсмически активном регионе Российской Федерации.
Публикации
1. Семка М.А., Горшков А.И. РАСПОЗНАВАНИЕ МЕСТ ВОЗМОЖНОГО ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ С М8.5+ В ТИХООКЕАНСКОМ ПОЯСЕ И ЯВАНСКОМ ЖЕЛОБЕ Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов. , Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов. Москва, ИФЗ РАН, 6-7 ноября 2024 г. (год публикации - 2024)
2.
Горшков А.И., Семка М.А.
Locations of the strongest earthquakes in the Pacific Belt and Java Trough
Геофизический центр РАН (год публикации - 2024)
10.2205/2024-GCRAS70