Пространственно-временная эволюция сети сейсмических станций Среднего Приамурья (2003–2023): влияние на качество каталогов и представительность сейсмической картины

e-mail: ,

Достоверность сейсмологических каталогов и полнота регистрируемой сейсмичности напрямую определяются пространственно-временной конфигурацией региональной сети сейсмических станций. На территории Среднего Приамурья, характеризующейся сложным тектоническим строением и умеренной сейсмической активностью, формирование и развитие наблюдательной сети происходило неравномерно на протяжении последних двух десятилетий. В данной работе на основе каталогов ФИЦ ЕГС РАН за 2003–2023 гг. проведен анализ эволюции сети станций и оценено ее влияние на точность определения параметров гипоцентров, представительность землетрясений разной магнитуды и глубинности.

При оценке представительности сейсмических каталогов необходимо учитывать мето

дологические сложности, связанные с пространственно-временными вариациями пороговой магнитуды, на что указывается, в частности, в работе В.А. Салтыкова (2019) на примере Камчатского региона [3]. Для пространственно-временной оценки сети сейсмических станций Среднего Приамурья использованы каталоги землетрясений ФИЦ ЕГС РАН за 2003–2023 гг., данные о работе сейсмических станций на территории Среднего Приамурья, а также информация об открытии, закрытии и возобновлении работы станций. Разработана обзорная таблица работающих сейсмических станций (108 шт.) на территории юга Дальнего Востока по годам, в которой отражены периоды работы каждой станции и их координаты. Пространственное расположение станций показано на рис. 1. Пространственно-временной анализ

Рис. 1. Карта расположения сейсмических станций на юге Дальнего Востока России

Fig. 1. Map of the seismic stations location in the south of the Russian Far East выполнен по четырем временным интервалам: 2003–2006, 2007–2011, 2012–2015 и 2016–2023 гг. Оценка качества каталогов проведена по среднеарифметической и среднеквадратичной погрешностям определения глубин гипоцентров отдельно для верхнекорового (0–20 км) и нижнекорового (20–50 км) слоев. Методические подходы к оценке представительности каталогов и 3D-анализу сейсмичности детально изложены в [1, 2].

Среднеарифметическая погрешность определения глубин гипоцентров (рис. 2) в верхнекоровом слое (0–20 км) постепенно уменьшается на протяжении всех четырех периодов, что свидетельствует о повышении качества регистрации внутрикоровых событий. При этом среднеквадратичная погрешность остается постоянной во всех периодах и составляет 1,7.

В нижнекоровом слое (20–50 км) динамика точности имеет волнообразный характер: максимальная среднеарифметическая погрешность фиксируется в период 2003–2006 гг., затем наблюдается резкий спад в 2007–2011 гг., после чего погрешность медленно возрастает, однако не превышает значений первого периода. Таким образом, точность определения глубин в нижней коре остается менее стабильной по сравнению с верхнекоровым слоем. К началу первого периода (2003–2006) на территории Среднего Приамурья работало 43 станции, однако этап характеризуется территориальным переформированием: открылось 7 станций, закрылось 10. Второй период (2007–2011) – активное расширение: открыто 20 станций, закрыто 3 (массовый ввод на Сахалине и в других регионах). Третий период (2012– 2015) – стагнация: открыто 9 станций, закрыто 4; сеть стала менее плотной. Четвертый период (2016–2023) – масштабная модернизация: качественный скачок и резкое уплотнение сети, особенно на Сахалине. Анализ изменений в структуре сети станций (рис. 3) и распределения количества регистрируемых землетрясений показывает, что их число не всегда прямо пропорционально количеству станций. Так, несмотря на активное расширение сети в 2007–2011 гг. (20 новых станций),

Рис. 2. Динамика среднеарифметической (А) и среднеквадратичной (Б) погрешностей определения глубин гипоцентров в верхнекоровом (0–20 км) и нижнекоровом (20–50 км) слоях, 2003–2023 гг.

1 – среднеафрифметическая погрешность определения гипоцентра землетрясений; 2 – среднеквадратичная погрешность гипоцентра землетрясений

Fig. 2. Dynamics of the arithmetic mean (A) and RMS (B) errors in determining the depths of hypocenters in the Upper Crust (0-20 km) and Lower Crust (20–50 km) layers, 2003–2023 1 – the arithmetic mean error of determining the earthquake hypocenter; 2 – the square mean error of the earthquake hypocenter число событий снизилось, что указывает на определяющую роль пространственного распределения станций относительно сейсмически активных зон и качества сети. Резкое снижение среднеарифметической погрешности определения глубин гипоцентров в нижнекоровом слое (20–50 км) в период 2007–2011 гг., вероятно, связано с активным расширением сети: открытие 20 новых станций улучшило пространственную конфигурацию наблюдений и, как следствие, точность локализации глубоких событий.

Анализ распределения магнитуд землетрясений на глубинах 5–20 км (рис. 4) показал устойчивую тенденцию к снижению регистрируемых магнитуд от периода к периоду. В первом периоде (2003–2006) южный сектор проявлял себя как единый жесткий массив. Во втором периоде (2007–2011) произошла его дифференциация: выделилась зона пониженной вязкости, а на западе появилась структура, напоминающая плюм. В третьем периоде (2012–2015) жесткий слой на западе исчез, магнитуды снизились. В четвертом пе-

Рис. 3. Количество станций (А) и землетрясений по глубинам (Б) в 2003–2023 гг.

Fig. 3. Number of stations (A) and earthquakes by depth (B) in 2003–2023

Рис. 4. Распределение магнитуд землетрясений для верхнего слоя земной коры (5–20 км) в Среднем Приамурье на глубинах в разные временные отрезки: 2003–2006 гг. (А); 2007–2011 гг. (Б); 2012–2015 гг. (В); 2016–2023 гг. (Г)

Fig. 4. Distribution of earthquake magnitudes for the upper layer of the Earth's crust (5–20 km) in the Middle Amur region at depths in different time periods: 2003–2006 (A); 2007–2011 (B); 2012–2015 (C); 2016–2023 (D)

риоде (2016–2023) магнитуды стали минимальными, а их пространственное распределение – более равномерным, с редкими зонами резких градиентов. Происходит трансформация пространственной структуры сейсмичности: от мозаичного распределения с выделенными жесткими массивами и зонами пониженной вязкости к более равномерному полю с преобладанием слабых событий. Это обусловлено как эволюцией самой сейсмической сети (повышением ее чувствительности и плотности), так и, возможно, реальными изменениями геодинамического режима.

В работе выделены четыре этапа эволюции сейсмической сети Среднего Приамурья (2003– 2023), показано, что количество регистрируемых землетрясений зависит не только от числа станций, но и от их пространственного распределения и качества оборудования. Точность определения глубин гипоцентров в верхней коре устойчиво растет, в нижней – остается волнообразной. Выявлена тенденция снижения регистрируемых магнитуд и трансформация сейсмичности от мозаичного распределения жестких зон к более равномерному полю слабых событий.