За первый год выполнения проекта в соответствии с установленным планом выполнены следующие работы:
Сейсмотомографическая модель центральной зоны Камчатки
Методом локальной сейсмической томографии по объемным волнам рассчитана сейсмотомографическая структура надсубдукционного комплекса в центральном районе Камчатки, который включает Малко-Петропавловскую разломную зону (МПЗ), шесть действующих вулканов (Авачинский, Корякский, Жупановский, Мутновский, Горелый и Опала), а также ряд спящих и потухших стратовулканов, моногенных конусов и крупных кальдер.
Для предварительного сейсмотомографического моделирования мы отобрали времена вступлений P- и S-волн от сейсмических событий, зарегистрированных постоянными станциями КФ ФИЦ ЕГС РАН и 33 временными станциями сети в центральной Камчатке за 2019-2020 гг. Всего было отобрано 59088 времен пробега P-волн и 34697 времен пробега S-волн от 2687 сейсмических событий. А с дополнением данными временной сети из 18 станций на Авачинской группе вулканов (2018-2019) общее количество времен пробега P- и S-волн за период времени с августа 2018 по июль 2020 года составило ~98 000 от 2963 локальных землетрясений. Полученная по такому набору данных модель позволяет уверенно выделять структуры с характерным размером от 30 км в центральной части исследуемой территории на глубинах до 70 км и от 50 км на глубинах вплоть до 150 км в остальных частях модели. В обобщенной томографической модели с разной степенью детальности оказались проявлены как вероятные пути питания Авачинской и Мутновской групп вулканов, Авачинский трансформный разлом и МПЗ, так и структурные нарушения, ограничивающие с юга Срединный хребет Камчатки и Западно-Камчатсткий блок (ЗКБ).
Для усиления детальности сейсмотомографической модели и с целью максимального выявления структур МПЗ и систем питания отдельных окружающих ее вулканов проведено моделирование, для которого при выборке исходных данных было введено ограничение на удаленность сейсмических событий от центра исследуемой территории, количество пиков на событие и максимальное значение невязки после шага релокации источников После такой выборки в базе данных для максимально детального томографического моделирования осталось 1852 сейсмических события с 36386 для P- и 23759 для S-волн временами вступлений. Серия синтетических тестов для такой выборки данных продемонстрировала высокое разрешение полученных сейсмических структур в коре и мантийном клине до глубин ~150 км.
В полученной высокодетальной сейсмотомографической модели распределения аномалий Vp и Vs, и особенно значений отношения Vp/Vs, четко указывают на связь вулканических центров изучаемого региона с субдуцирующим слэбом. Кроме того, новая томографическая модель дает важное представление о тектонических процессах в исследуемом районе Камчатки. Во-первых, маркирует осадочные отложения Авачинского грабена и Налычевской долины. Во-вторых, выявляет принципиальное отличие двух морфологически близких хребтов – Срединного и Ганальского. В-третьих, аномалии на глубине 30-40 км дают информацию о глубине границы Мохо. В-четвертых, на вертикальных сечениях полученной структуры выявлена V-образная система разломов, ограничивающих Авачинский грабен. Наконец, граница между районами с разной сейсмичностью, проходящая вдоль Малко-Петропавловской зоны, совпадает с зоной Авачинского трансформного разлома. По всей вероятности, именно вдоль этого разлома и произошел перескок и омоложение зоны субдукции, вызванный аккрецией Кроноцкого террейна.
Детальная структура под Авачинской группой вулканов
Эруптивная активность Авачинского и Корякского вулканов демонстрирует значительный взрывной потенциал магматической системы. Чтобы предсказать сценарий будущего извержения необходимо знать структуру магматических источников под вулканами. В отчетном году были объединены два набора данных по Авачинской группе вулканов от двух сейсмических сетей, работавших в разное время. Первый содержал 4819 событий, записанных 7 постоянными станциями в период с 2009 по 2018 гг. Второй содержал 241 событие, записанное 7 постоянными и 18 временными станциями 2018-2019 гг. Выполненное тестирование разрешающей способности новой системы наблюдений подтвердило хорошую детальность получаемых результатов и позволило определить оптимальные значения управляющих параметров для построения итоговой модели. Построенная новая модель сейсмической структуры Авачинской группы вулканов показало наличие на глубине 2 км от поверхности Авачинского вулкана аномалии с высокими значениями Vp/Vs, и аналогичной на глубине 5 км под Корякским вулканом. Эти аномалии интерпретируются как магматические очаги. Кроме того, выявлена аномалия с высоким соотношением Vp/Vs под перевалом между этими вулканами, которая берет свое начало от магматического резервуара под Авачинским вулканом. То есть, этот перевал можно рассматривать как потенциальный район с гидротермальными ресурсами.
Сейсмическая структура коры Центральной Камчатки по результатам шумовой томографии.
Выполнены работы по построению скоростной модели исследуемого региона методом шумовой томографии. При этом использованы записи вертикальных компонент колебаний земной поверхности за 2019-2020 года с 8 постоянных сейсмических станций КФ ФИЦ ЕГС РАН и 24 станций временной сети, работавшей в этот период в исследуемом регионе Камчатки. Согласно результатам тестирования, максимальная чувствительность для поверхностной волны с периодом 5 с достигается на глубине 3 км, а для волны с периодом 13 с – 10 км. Сделан вывод, что методом шумовой томографии с использованием имеющихся данных по центральной области Камчатки устойчиво восстанавливаются структуры с характерным размером не менее 30 км по латерали, расположенные в верхних 15 км по глубине. В настоящее время это исследование находится на этапе интерпретации полученных результатов и оформления их для статьи.
Мощность земной коры Центральной Камчатки.
В 2022 году под временными сейсмостанциями Центральной Камчатки рассчитаны значения толщины земной коры и усредненные значения отношения Vp/Vs. Для определения геометрии подошвы коры использовался метод приемных функций, основанный на анализе разницы во времени прихода прямой и обменных фаз сейсмических волн от отдаленных сейсмических событий.
Инверсия приемных функций производилась методом сеточного поиска в предположении, что земная кора — это однородный изотропный слой, лежащий на полупространстве. Дальнейшую работу планируется вести в направлении повышения качества инверсии при помощи стохастических методов Монте-Карло. Также планируется увеличить глубинность исследования привлечением функций S-волн. По результатам исследования планируется публикация в рецензируемом журнале (WoS и/или Scopus).